Ekološke funkcije litosfere. Definicija, značenje i struktura resursne ekološke funkcije litosfere. Prosječni hemijski sastav biljke i čovjeka, % suhe tvari

20.09.2019

Ljudi su u davna vremena naučili da koriste neke od ovih resursa za svoje potrebe, što je našlo svoj izraz u nazivima istorijskih perioda ljudskog razvoja: “ kameno doba"," Bronzano doba", " gvozdeno doba". Danas je u upotrebi više od 200. razne vrste mineralnih resursa. Prema figurativnom izrazu akademika A.E. Fersmana (1883-1945), sada je čitav periodični sistem Mendeljejeva položen pred noge čovječanstva.

Minerali su mineralne formacije zemljine kore koje se mogu efikasno koristiti u privredi, akumulacije minerala formiraju naslage, a sa velikim površinama rasprostranjenja - bazene.

Raspodjela minerala u zemljinoj kori podliježe geološkim (tektonskim) obrascima (tabela 7.4).

Minerali goriva su sedimentnog porijekla i obično prate pokrivač drevnih platformi i njihovih unutrašnjih i rubnih korita. Dakle, naziv "bazen" prilično precizno odražava njihovo porijeklo - "morski bazen".

Na globus poznato je više od 3,6 hiljada. ugalj basene i depozite, koji zajedno zauzimaju 15% zemljine površine. Najveći dio resursa uglja otpada na Aziju, Sjevernu Ameriku i Evropu i koncentrisan je u deset najvećih basena Kine, SAD-a, Rusije, Indije i Njemačke.

nosivost nafte i plina Istraženo je više od 600 bazena, 450 je u razvoju. Ukupan broj naftnih polja dostiže 35 hiljada. Glavne rezerve se nalaze na sjevernoj hemisferi i predstavljaju naslage mezozoika. Glavni dio ovih rezervi također je koncentrisan u malom broju najvećih basena. Saudijska Arabija, SAD, Rusija, Iran.

Ore minerali su obično ograničeni na temelje (štitove) drevnih platformi, kao i na naborana područja. U takvim područjima često formiraju ogromne rudne (metalogene) pojaseve, povezane svojim porijeklom sa dubokim rasjedima u zemljinoj kori. Izvori geotermalne energije su posebno veliki u zemljama i regijama sa povećanom seizmičkom i vulkanskom aktivnošću (Island, Italija, Novi Zeland, Filipini, Meksiko, Kamčatka i Severni Kavkaz u Rusiji, Kaliforniji u SAD).

Za ekonomski razvoj najkorisnije su teritorijalne kombinacije (akumulacije) minerala koje olakšavaju kompleksna obrada sirovine.

Eksploatacija mineralnih sirovina zatvoreno(rudnička) metoda na globalnoj razini provodi se u stranoj Evropi, evropski dio Rusije, SAD, gdje se nalaze mnoga ležišta i baseni u gornjim slojevima zemljine kore, već su dobro razvijeni.

Ako se minerali pojavljuju na dubini od 20-30 m, isplativije je ukloniti gornji sloj stijene buldožerom i minom otvoren način. Na primjer, željezna ruda se kopa na otvorenom kopu u Kurskoj oblasti, ugalj u nekim nalazištima u Sibiru.

Po rezervama i proizvodnji mnogih rudnih bogatstava, Rusija zauzima jedno od prvih mjesta u svijetu (gas, ugalj, nafta, željezna ruda, dijamanti).

U tabeli. 7.4 pokazuje odnos između strukture zemljine kore, topografije i distribucije minerala.

Tablica 7.4

Ležišta minerala u zavisnosti od strukture i povrata dijela zemljine kore i reljefa

Landforms	Struktura i starost dijela zemljine kore	karakteristični minerali	Primjeri
Ravnice	Štitovi arhejsko-proterozojskih platformi	Obilna nalazišta željezne rude	Ukrajinski štit, Baltički štit Ruske platforme
	Ploče drevnih platformi, čiji je pokrov formiran u paleozoiku i mezozoiku	Nafta, gas, ugalj, građevinski materijal	Zapadnosibirska nizija, Ruska ravnica
Planine	Mlade nabrane planine alpskog doba	Polimetalne rude, građevinski materijali	Kavkaz, Alpi
	Uništene naborano-blokovske planine mezozojskog, hercinskog i kaledonskog nabora	Strukture najbogatije mineralima: rude željeznih (gvožđe, mangan) i obojenih (hrom, bakar, nikl, uranijum, živa) metala, naslaga zlata, platine, dijamanata	Kazahstanski mali brežuljak
	Podmlađene planine mezozojske i paleozojske nabora	Rude crnih i obojenih metala, primarna i aluvijalna nalazišta zlata, platine i dijamanata	Ural, Apalači, planine srednje Evrope
Kontinentalni pojas (šelf)	marginalne deformacije	Naftni gas	Meksički zaljev
	Potopljeni dio ploča, platformi	Naftni gas	perzijski zaljev
Oceansko dno	ponorne ravnice	Gvozdeno-manganski noduli	Dno Sjevernog mora

Hidrosfera

Hidrosfera(iz grčkog. hidro- vode i sphaira- lopta) - vodena školjka Zemlje, koja je kombinacija okeana, mora i kontinentalnih slivova - rijeka, jezera, močvara itd., podzemnih voda, glečera i snježnih pokrivača.

Vjeruje se da je vodena školjka Zemlje nastala u ranom arheju, odnosno prije otprilike 3800 miliona godina. Tokom ovog perioda istorije Zemlje, na našoj planeti je uspostavljena temperatura pri kojoj je voda uglavnom mogla biti u tečnom agregacijskom stanju.

Voda kao tvar ima jedinstvena svojstva, koja uključuju sljedeće:

♦ sposobnost rastvaranja velikog broja supstanci;

♦ visok toplotni kapacitet;

♦ biti u tečnom stanju u temperaturnom opsegu od 0 do 100 °S;

♦ veća lakoća vode u čvrstom stanju (led) nego u tečnom stanju.

Jedinstvena svojstva voda joj je omogućila da igra važnu ulogu u evolucijskim procesima koji se odvijaju u površinskim slojevima zemljine kore, u kruženju materije u prirodi i da bude uslov za nastanak i razvoj života na Zemlji. Voda počinje ispunjavati svoje geološke i biološke funkcije u istoriji Zemlje nakon formiranja hidrosfere.

Hidrosfera se sastoji od površinskih i podzemnih voda. površinske vode hidrosfere pokrivaju 70,8% zemljine površine. Njihova ukupna zapremina dostiže 1370,3 miliona km 3, što je 1/800 ukupne zapremine planete, a masa se procenjuje na 1,4 x 1018 tona. Površinske vode, odnosno vode koje pokrivaju kopno, obuhvataju Svetski okean, kontinentalni vodeni bazeni i kontinentalni led. Svjetski ocean uključuje sva mora i okeane Zemlje.

More i okeani pokrivaju 3/4 površine kopna, odnosno 361,1 milion km2. Najveći dio površinskih voda - 98% - koncentriran je u Svjetskom okeanu. Svjetski okean je uslovno podijeljen na četiri okeana: Atlantski, Pacifički, Indijski i Arktički. Oni to vjeruju savremenom nivou okean je nastao prije oko 7000 godina. Prema geološkim studijama, fluktuacije nivoa okeana u proteklih 200 miliona godina nisu prelazile 100 m.

Voda u okeanima je slana. Prosječan sadržaj soli je oko 3,5% po težini, odnosno 35 g/l. Njih kvalitativni sastav od katjona prevladavaju Na +, Mg 2+, K +, Ca 2+, od anjona - Cl-, SO 4 2-, Br -, C0z 2-, F -. Vjeruje se da je sastav soli okeana od tada ostao konstantan Paleozoic era vrijeme početka razvoja života na kopnu, odnosno otprilike unutar 400 miliona godina.

Kontinentalni bazeni su rijeke, jezera, močvare, rezervoari. Njihove vode čine 0,35% ukupne mase površinskih voda hidrosfere. Neka kontinentalna vodna tijela - jezera - sadrže slana voda. Ova jezera su ili vulkanskog porijekla, ili su izolirani ostaci drevnih mora, ili su nastala u području debelih naslaga topljivih soli. Međutim, uglavnom su kontinentalna vodena tijela svježa.

Slatka voda otvorenih rezervoara takođe sadrži rastvorljive soli, ali u maloj količini. Ovisno o sadržaju otopljenih soli, slatka voda se dijeli na meku i tvrdu. Što je manje soli otopljeno u vodi, to je ona mekša. Najtvrđa slatka voda sadrži soli ne više od 0,005% po masi, odnosno 0,5 g/l.

kontinentalni ledčine 1,65% ukupne mase površinskih voda hidrosfere, 99% leda je na Antarktiku i Grenlandu. ukupna tezina snijeg i led na Zemlji procjenjuje se na 0,0004% mase naše planete. Ovo je dovoljno da pokrije celu površinu planete slojem leda debljine 53 m. Prema proračunima, ako se ova masa otopi, nivo okeana će porasti za 64 m.

Hemijski sastav površinskih voda hidrosfere približno je jednak prosječnom sastavu morska voda. Od hemijskih elemenata po težini preovlađuju kiseonik (85,8%) i vodonik (10,7%). Površinske vode sadrže značajne količine hlora (1,9%) i natrijuma (1,1%). Značajno veći nego u zemljinoj kori, primjećuje se sadržaj sumpora i broma.

Hidrosfera podzemnih voda sadrže glavni izvor slatke vode: Pretpostavlja se da je ukupna zapremina podzemne vode približno 28,5 milijardi km 3. To je skoro 15 puta više nego u okeanima. Vjeruje se da je podzemna voda glavni rezervoar koji nadopunjuje sva površinska vodna tijela. Podzemna hidrosfera se može podijeliti u pet zona.

Cryozone. Ice area. Zona pokriva polarne regije. Njegova debljina se procjenjuje na 1 km.

zona tečne vode. Pokriva skoro čitavu zemljinu koru.

Zona parne vode ograničen na dubinu od 160 km. Smatra se da voda u ovoj zoni ima temperaturu od 450 °C do 700 °C i da je pod pritiskom do 5 GPa 1 .

Ispod, na dubinama do 270 km, nalazi se zona monomernih molekula vode. Pokriva slojeve vode sa temperaturnim opsegom od 700 °C do 1000 °C i pritiskom do 10 GPa.

Zona guste vode proteže se, pretpostavlja se, do dubine od 3000 km i okružuje cijeli plašt Zemlje. Temperatura vode u ovoj zoni se procjenjuje u rasponu od 1000° do 4000°C, a pritisak je do 120 GPa. Voda je u takvim uslovima potpuno jonizovana.

Zemljina hidrosfera obavlja važne funkcije: regulira temperaturu planete, osigurava cirkulaciju tvari i sastavni je dio biosfere.

Direktan uticaj na regulacija temperature površinskih slojeva Zemlje, hidrosfera pruža zahvaljujući jednom važna svojstva voda - veliki toplotni kapacitet. Iz tog razloga površinske vode akumuliraju sunčevu energiju, a zatim je polako oslobađaju u okolni prostor. Do izjednačavanja temperature na površini Zemlje dolazi isključivo zbog kruženja vode. Osim toga, snijeg i led imaju vrlo visoku refleksiju

sposobnost: premašuje prosek zemljine površine za 30%.Stoga, na polovima je razlika između apsorbovane i zračene energije uvek negativna, odnosno energija koju apsorbuje površina manja je od emitovane. Tako dolazi do termoregulacije planete.

Sigurnost biciklizam je još jedna važna funkcija hidrosfere.

Hidrosfera je u stalnoj interakciji sa atmosferom, zemljinom korom i biosferom. Voda hidrosfere rastvara vazduh u sebi, koncentrišući kiseonik, koji dalje koriste živi organizmi u vodi. Ugljični dioksid u zraku, koji nastaje uglavnom kao rezultat disanja živih organizama, sagorijevanja goriva i vulkanskih erupcija, ima visoku topljivost u vodi i akumulira se u hidrosferi. Hidrosfera takođe u sebi rastvara teške inertne gasove - ksenon i kripton, čiji je sadržaj u vodi veći nego u vazduhu.

Vode hidrosfere, isparavajući, ulaze u atmosferu i ispadaju u obliku padavina, koje prodiru u stijene, uništavajući ih. Dakle, voda je uključena u procese vremenske prilikestijene. Krhotine stijena se ruše tekuće vode u rijeke, a zatim u mora i okeane ili u zatvorene kontinentalne rezervoare i postepeno se talože na dno. Ove naslage se kasnije pretvaraju u sedimentne stijene.

Vjeruje se da su glavni kationi morske vode - kationi natrijuma, magnezija, kalija, kalcija - nastali kao rezultat trošenja stijena i naknadnog uklanjanja produkata trošenja rijekama u more. Najvažniji anjoni morske vode - anjoni hlora, broma, fluora, sulfatnog jona i karbonatnog jona, verovatno dolaze iz atmosfere i povezani su sa vulkanskom aktivnošću.

Dio rastvorljivih soli se sistematski uklanja iz sastava hidrosfere njihovim taloženjem. Na primjer, kada karbonatni ioni otopljeni u vodi stupaju u interakciju s kationima kalcija i magnezija, nastaju nerastvorljive soli koje tonu na dno u obliku karbonatnih sedimentnih stijena. Organizmi koji naseljavaju hidrosferu igraju važnu ulogu u taloženju nekih soli. Oni izdvajaju pojedinačne katione i anione iz morske vode, koncentrirajući ih u svojim skeletima i školjkama u obliku karbonata, silikata, fosfata i drugih spojeva. Nakon smrti organizama, njihove tvrde ljuske se nakupljaju morsko dno i formiraju debele slojeve krečnjaka, fosforita i raznih silicijumskih stena. Velika većina sedimentnih stijena i tako vrijednih minerala kao što su nafta, ugalj, boksit, razne soli, itd., nastala je u prošlosti. geoloških perioda u raznim rezervoarima hidrosfere. Utvrđeno je da su čak i najstarije stene, čija apsolutna starost dostiže oko 1,8 milijardi godina, veoma izmenjeni sedimenti formirani u vodena sredina. Voda se također koristi u procesu fotosinteze, koja proizvodi organska materija i kiseonik.

Prije oko 3.500 miliona godina život na Zemlji nastao je u hidrosferi. Evolucija organizama nastavila se isključivo u vodenoj sredini sve do početka paleozojske ere, kada je prije oko 400 miliona godina započela postupna migracija životinjskih i biljnih organizama na kopno. U tom smislu, hidrosfera se smatra komponentom biosfere. (biosfera - sfera života, područje naseljeno živim organizmima).

Živi organizmi su izuzetno neravnomjerno raspoređeni u hidrosferi. Broj i raznovrsnost živih organizama u pojedinim područjima površinskih voda određuju mnogi faktori, uključujući kompleks okolišnih faktora: temperatura, salinitet vode, osvijetljenost i pritisak. S povećanjem dubine, ograničavajući učinak osvjetljenja i pritiska povećava se: količina ulazne svjetlosti naglo se smanjuje, a pritisak, naprotiv, postaje vrlo visok. Dakle, u morima i okeanima su uglavnom naseljene litoralne zone, odnosno zone ne dublje od 200 m, koje su najviše zagrijane sunčevim zracima.

Opisujući funkcije hidrosfere na našoj planeti, V. I. Vernadsky je primijetio: „Voda određuje i stvara cjelokupnu biosferu. On stvara glavne karakteristike zemljine kore, sve do magmatske ljuske.

Atmosfera

Atmosfera(iz grčkog. atmosfera- pare, isparavanja i sphaira- lopta) - ljuska Zemlje, koja se sastoji od zraka.

dio zrak uključuje niz plinova i čestica čvrstih i tečnih nečistoća suspendiranih u njima - aerosola. Masa atmosfere je procijenjena na 5,157 x 10 15 tona Stub zraka vrši pritisak na površinu Zemlje: prosječni atmosferski pritisak na nivou mora je 1013,25 hPa, odnosno 760 mm Hg. Art. Pritisak od 760 mm Hg. Art. izjednačeno sa vansistemskom jedinicom pritiska - 1 atmosfera (1 atm.). prosječna temperatura vazduh blizu površine Zemlje - 15°C, dok temperatura varira od oko 57°C u suptropskim pustinjama do 89°C na Antarktiku.

Atmosfera nije jednolična. Postoje sljedeći slojevi atmosfere: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera i egzosfera, koji se razlikuju po karakteristikama raspodjele temperature, gustoći zraka i nekim drugim parametrima. Područja atmosfere koja zauzimaju srednju poziciju između ovih slojeva nazivaju se redom tropopauza, stratopauza i mezopauza.

troposfera - donji sloj atmosfere sa visinom od 8-10 km u polarnim geografskim širinama i do 16-18 km u tropima. Troposferu karakterizira pad temperature zraka s visinom - s udaljenosti od Zemljine površine za svaki kilometar, temperatura se smanjuje za oko 6 °C. Gustoća zraka se brzo smanjuje. Oko 80% ukupne mase atmosfere koncentrisano je u troposferi.

Stratosfera nalaze se na visinama u prosjeku od 10-15 km do 50-55 km od površine Zemlje. Stratosferu karakterizira povećanje temperature s visinom. Do povećanja temperature dolazi zbog apsorpcije kratkotalasnog zračenja Sunca, prvenstveno UV (ultraljubičastih) zraka, ozonom u ovom sloju atmosfere. Istovremeno, u donjem dijelu stratosfere, do nivoa od oko 20 km, temperatura se malo mijenja s visinom, a može se čak i blago smanjiti. Što je više, temperatura počinje rasti - u početku polako, ali sa nivoa od 34-36 km mnogo brže. U gornjem dijelu stratosfere na nadmorskoj visini od 50-55 km temperatura dostiže 260-270 K.

mezosfera- sloj atmosfere, koji se nalazi na visinama od 55-85 km. U mezosferi, temperatura vazduha opada sa povećanjem nadmorske visine - od približno 270 K na donjoj granici do 200 K na gornjoj granici.

Termosfera prostire se na visinama od oko 85 km do 250 km od površine Zemlje i karakteriše ga brz porast temperature vazduha, dostižući 800-1200 K na nadmorskoj visini od 250 km. meteori usporavaju i gore ovdje. Dakle, termosfera obavlja funkciju zaštitnog sloja Zemlje.

Iznad troposfere je egzosfera,čija je gornja granica uslovna i označena je visinom od oko 1000 km iznad površine Zemlje. Iz egzosfere se atmosferski plinovi raspršuju u svjetski prostor. Dakle, dolazi do postepenog prelaska iz atmosfere u međuplanetarni prostor.

Atmosferski vazduh u blizini Zemljine površine sastoji se od različitih gasova, uglavnom azota (78,1% zapremine) i kiseonika (20,9% zapremine). Sastav vazduha u maloj količini uključuje i sledeće gasove: argon, ugljen-dioksid, helijum, ozon, radon, vodenu paru. Osim toga, zrak može sadržavati različite promjenjive komponente: dušikove okside, amonijak itd.

Pored gasova, vazduh sadrži atmosferski aerosol,što je vrlo fine čvrste i tečne čestice suspendovane u vazduhu. Aerosol nastaje tokom života organizama, ekonomska aktivnostčovjeka, vulkanske erupcije, dizanje prašine sa površine planete i kosmičke prašine koja ulazi u gornju atmosferu.

Sastav atmosferskog zraka do visine od oko 100 km općenito je konstantan, tokom vremena i homogen u različitim dijelovima Zemlje. Istovremeno, sadržaj varijabilnih gasovitih komponenti i aerosola nije isti. Iznad 100-110 km dolazi do djelomičnog raspada kisika, ugljičnog dioksida i molekula vode. Na visini od oko 1000 km počinju da prevladavaju laki gasovi - helijum i vodonik, a čak i više, Zemljina atmosfera postepeno se pretvara u međuplanetarni gas.

vodena para- bitan komponenta zrak. U atmosferu ulazi isparavanjem s površine, vode i vlažnog tla, kao i transpiracijom biljaka. Relativni sadržaj vodene pare u vazduhu varira u blizini površine zemlje od 2,6% u tropskim krajevima do 0,2% u polarnim geografskim širinama. S udaljavanjem od Zemljine površine, količina vodene pare u atmosferskom zraku brzo opada, a već na visini od 1,5-2 km smanjuje se za polovicu. U troposferi, kako temperatura pada, vodena para se kondenzuje. Kada se vodena para kondenzuje, nastaju oblaci iz kojih padavine u obliku kiše, snijega, grada. Količina padavina koja padne na Zemlju jednaka je količini koja ispari sa površine. Vodene zemlje. Višak vodene pare preko okeana prenosi se na kontinente vazdušnim strujama. Količina vodene pare koja se prenosi u atmosferi od okeana do kontinenata jednaka je zapremini riječnog toka koji teče u okeane.

Ozon 90% je koncentrisano u stratosferi, ostalo je u troposferi. Ozon apsorbuje UV zračenje Sunca, što negativno utiče na žive organizme. Područja sa niskim nivoom ozona u atmosferi nazivaju se ozonske rupe.

Najveće fluktuacije u debljini ozonskog omotača uočavaju se na visokim geografskim širinama, pa je vjerovatnoća nastanka ozonskih rupa u područjima blizu polova veća nego na ekvatoru.

Ugljen-dioksid ulazi u atmosferu u velikim količinama. Stalno se oslobađa kao rezultat disanja organizama, sagorevanja, vulkanskih erupcija i drugih procesa koji se dešavaju na Zemlji. Međutim, sadržaj ugljičnog dioksida u zraku je nizak, jer je većina otopljena u vodama hidrosfere. Ipak, napominje se da je u proteklih 200 godina sadržaj ugljičnog dioksida u atmosferi porastao za 35%. Razlog za tako značajan porast je aktivna ekonomska aktivnost čovjeka.

Glavni izvor toplote za atmosferu je površina Zemlje. Atmosferski zrak dovoljno dobro prolazi do površine zemlje sunčeve zrake. Sunčevo zračenje koje ulazi u Zemlju djelomično apsorbira atmosfera – uglavnom vodenom parom i ozonom, ali velika većina dospijeva na površinu Zemlje.

Ukupno sunčevo zračenje koje dopire do površine Zemlje se djelimično odbija od nje. Količina refleksije zavisi od refleksivnosti određene površine zemljine površine, tzv albedo. Prosječni albedo Zemlje je oko 30%, dok je razlika između vrijednosti albeda od 7-9% za černozem do 90% za svježe pao snijeg. Kada se zagrije, Zemljina površina oslobađa zrake topline u atmosferu i zagrijava njene donje slojeve. Pored glavnog izvora toplotne energije atmosfere - toplote zemljine površine; toplota ulazi u atmosferu kao rezultat kondenzacije vodene pare, kao i apsorpcijom direktnog sunčevo zračenje.

Nejednako zagrijavanje atmosfere u različitim dijelovima Zemlje uzrokuje nejednaku raspodjelu pritiska, što dovodi do pomjeranja vazdušne mase duž površine zemlje. Vazdušne mase prelaze iz oblasti visokog pritiska u oblasti niskog pritiska. Ovo kretanje vazdušnih masa naziva se vjetar. Pod određenim uslovima, brzina vetra može biti veoma velika, do 30 m/s ili više (više od 30 m/s - već uragan).

Stanje donjeg sloja atmosfere na datom mjestu i u dato vrijeme se naziva vrijeme. Vrijeme karakteriziraju temperatura zraka, padavine, jačina i smjer vjetra, oblačnost, vlažnost i atmosferski pritisak. Vrijeme je određeno uslovima atmosferske cirkulacije i geografska lokacija teren. Najstabilniji je u tropima i najpromenljiviji u srednjim i visokim geografskim širinama. O prirodi vremena, njegovoj sezonskoj dinamici ovisi klima na ovoj teritoriji.

ispod, klima podrazumijevaju se kao najčešće ponavljane vremenske karakteristike za određeno područje koje traju dugo vremena. To su karakteristike prosječne za 100 godina - temperatura, pritisak, padavine itd. Koncept klime (od grčki, klima- nagib) nastao u Ancient Greece. Već tada se to shvatilo vrijeme zavisi od ugla pod kojim sunčeve zrake padaju na površinu zemlje. Vodeći uslov za uspostavljanje određene klime na datom području je količina energije po jedinici površine. Zavisi od ukupnog sunčevog zračenja koje pada na površinu zemlje i od albeda ove površine. Tako se u području ekvatora i blizu polova temperatura malo mijenja tokom godine, a u suptropskim područjima i srednjim geografskim širinama godišnja amplituda temperature može doseći 65 °C. Glavni procesi koji stvaraju klimu su izmjena topline, izmjena vlage i cirkulacija atmosfere. Svi ovi procesi imaju jedan izvor energije - Sunce.

Atmosfera je sine qua non za sve oblike života. Najviša vrijednost za život organizama imaju sledeći gasovi koji su deo vazduha: kiseonik, azot, vodena para, ugljen-dioksid, ozon. Kiseonik je neophodan za disanje velike većine živih organizama. Azot, koji iz zraka asimiliraju neki mikroorganizmi, neophodan je za mineralnu ishranu biljaka. Vodena para, koja se kondenzuje i ispada kao padavine, izvor je vode na kopnu. Ugljični dioksid je početni materijal za proces fotosinteze. Ozon apsorbuje tvrdo UV zračenje štetno za organizme.

Pretpostavlja se da je moderna atmosfera sekundarnog porijekla: nastala je nakon završetka formiranja planete prije oko 4,5 milijardi godina od plinova koje ispuštaju čvrste ljuske Zemlje. Tokom geološka istorija Zemljina atmosfera je uticala razni faktori pretrpjela značajne promjene u svom sastavu.

Razvoj atmosfere zavisi od geoloških i geohemijskih procesa koji se dešavaju na Zemlji. Nakon pojave života na našoj planeti, odnosno prije otprilike 3,5 milijardi godina, živi organizmi su počeli značajno utjecati na razvoj atmosfere. Značajan dio plinova - dušik, ugljični dioksid, vodena para - nastao je kao rezultat vulkanskih erupcija. Kiseonik se pojavio prije oko 2 milijarde godina kao rezultat aktivnosti fotosintetskih organizama koji su izvorno nastali u površinskim vodama okeana.

Poslednjih godina primetne su promene u atmosferi povezane sa aktivnom ekonomskom aktivnošću čoveka. Dakle, prema zapažanjima, u posljednjih 200 godina došlo je do značajnog povećanja koncentracije stakleničkih plinova: sadržaj ugljičnog dioksida je povećan za 1,35 puta, metana - za 2,5 puta. Sadržaj mnogih drugih varijabilnih komponenti u sastavu zraka značajno je povećan.

Tekuće promjene u stanju atmosfere - povećanje koncentracije stakleničkih plinova, ozonske rupe, zagađenje zraka - su globalne ekološki problemi modernost.

Ljudi su u antičko doba naučili da koriste neke od ovih resursa za svoje potrebe, što je našlo svoj izraz u nazivima istorijskih perioda u razvoju čovječanstva: „kameno doba“, „bronzano doba“, „gvozdeno doba“. Danas se koristi više od 200 različitih vrsta mineralnih sirovina. Prema figurativnom izrazu akademika A.E. Fersmana (1883–1945), sada je čitav periodični sistem Mendeljejeva položen pred noge čovečanstva.

Minerali su mineralne formacije zemljine kore koje se mogu efikasno koristiti u privredi, akumulacije minerala formiraju naslage, a sa velikim površinama rasprostranjenja - bazene.

Raspodjela minerala u zemljinoj kori podliježe geološkim (tektonskim) obrascima (tabela 7.4).

Više od 3.600 je poznato širom svijeta. ugalj basene i depozite, koji zajedno zauzimaju 15% zemljine površine. Većina resursa uglja nalazi se u Aziji, sjeverna amerika i Evrope i koncentrisan je u deset najvećih basena Kine, SAD-a, Rusije, Indije, Njemačke.

nosivost nafte i plina Istraženo je više od 600 basena, razvija se 450. Ukupan broj naftnih polja dostiže 35 hiljada. Glavne rezerve se nalaze na sjevernoj hemisferi i predstavljaju mezozojske naslage. Glavni dio ovih rezervi također je koncentrisan u malom broju najvećih basena Saudijske Arabije, SAD-a, Rusije i Irana.

Ore minerali su obično ograničeni na temelje (štitove) drevnih platformi, kao i na naborana područja. U takvim područjima često formiraju ogromne rudne (metalogene) pojaseve, povezane svojim porijeklom sa dubokim rasjedima u zemljinoj kori. Izvori geotermalne energije su posebno veliki u zemljama i područjima sa povećanom seizmičkom i vulkanskom aktivnošću (Island, Italija, Novi Zeland, Filipini, Meksiko, Kamčatka i Sjeverni Kavkaz u Rusiji, Kalifornija u SAD).

Za ekonomski razvoj najpovoljnije su teritorijalne kombinacije (akumulacije) minerala koje olakšavaju složenu preradu sirovina.

Eksploatacija mineralnih sirovina zatvoreno(rudnička) metoda se u svjetskim razmjerima provodi u stranoj Evropi, evropskom dijelu Rusije, SAD-u, gdje su mnoga ležišta i baseni koji se nalaze u gornjim slojevima zemljine kore već jako razvijena.

Ako se minerali nalaze na dubini od 20-30 m, isplativije je ukloniti gornji sloj stijene buldožerom i minom otvoren način. Na primjer, željezna ruda se kopa na otvorenom kopu u Kurskoj oblasti, ugalj u nekim nalazištima u Sibiru.

Po rezervama i proizvodnji mnogih rudnih bogatstava, Rusija zauzima jedno od prvih mjesta u svijetu (gas, ugalj, nafta, željezna ruda, dijamanti).

U tabeli. 7.4 pokazuje odnos između strukture zemljine kore, topografije i distribucije minerala.

Tabela 7.4

Ležišta minerala u zavisnosti od strukture i povrata dijela zemljine kore i reljefa

Hidrosfera

Hidrosfera(iz grčkog. hidro- vodu i sphaira- lopta) - vodena školjka Zemlje, koja je skup okeana, mora i kontinentalnih slivova - rijeka, jezera, močvara itd., podzemnih voda, glečera i snježnih pokrivača.

Voda kao tvar ima jedinstvena svojstva, koja uključuju sljedeće:

♦ sposobnost rastvaranja velikog broja supstanci;

♦ visok toplotni kapacitet;

♦ biti u tečnom stanju u temperaturnom opsegu od 0 do 100 °C;

♦ veća lakoća vode u čvrstom stanju (led) nego u tečnom stanju.

Jedinstvena svojstva vode omogućila su joj da igra važnu ulogu u evolucijskim procesima koji se odvijaju u površinskim slojevima zemljine kore, u kruženju materije u prirodi i da bude uslov za nastanak i razvoj života na Zemlji. Voda počinje da ispunjava svoje geološke i biološke funkcije u istoriji Zemlje nakon formiranja hidrosfere.

Hidrosfera se sastoji od površinskih i podzemnih voda. površinske vode hidrosfere pokrivaju 70,8% zemljine površine. Njihova ukupna zapremina dostiže 1370,3 miliona km 3, što je 1/800 ukupne zapremine planete, a masa se procenjuje na 1,4 h 1018 tona. Površinske vode, odnosno vode koje pokrivaju kopno, obuhvataju Svetski okean, kontinentalne vode basene i kontinentalni led.

Svjetski ocean uključuje sva mora i okeane Zemlje.

More i okeani pokrivaju 3/4 površine kopna, odnosno 361,1 milion km2. Najveći dio površinskih voda koncentrisan je u Svjetskom okeanu - 98%. Svjetski okean je uslovno podijeljen na četiri okeana: Atlantski, Pacifički, Indijski i Arktički. Vjeruje se da je trenutni nivo okeana uspostavljen prije oko 7000 godina. Prema geološkim studijama, fluktuacije nivoa okeana u proteklih 200 miliona godina nisu prelazile 100 m.

Voda u okeanima je slana. Prosječan sadržaj soli je oko 3,5% po težini, odnosno 35 g/l. Njihov kvalitativni sastav je sljedeći: kationima dominiraju Na +, Mg 2+, K +, Ca 2+, anjoni - Cl -, SO 4 2-, Br -, CO 3 2-, F -. Vjeruje se da je sastav soli okeana ostao konstantan još od paleozojske ere - vremena kada se život počeo razvijati na kopnu, odnosno oko 400 miliona godina.

Kontinentalni bazeni su rijeke, jezera, močvare, rezervoari. Njihove vode čine 0,35% ukupne mase površinskih voda hidrosfere. Neki kontinentalni rezervoari - jezera - sadrže slanu vodu. Ova jezera imaju bilo koje vulkanskog porekla, ili predstavljaju izolirane ostatke drevnih mora, ili su nastali u području moćnih naslaga topljivih soli. Međutim, uglavnom su kontinentalna vodena tijela svježa.

kontinentalni ledčine 1,65% ukupne mase površinskih voda hidrosfere, 99% leda je na Antarktiku i Grenlandu. Ukupna masa snijega i leda na Zemlji procjenjuje se na 0,0004% mase naše planete. Ovo je dovoljno da pokrije celu površinu planete slojem leda debljine 53 m. Prema proračunima, ako se ova masa otopi, nivo okeana će porasti za 64 m.

Hemijski sastav površinskih voda hidrosfere približno je jednak prosječnom sastavu morske vode. Od hemijskih elemenata po težini preovlađuju kiseonik (85,8%) i vodonik (10,7%). Površinske vode sadrže značajnu količinu hlora (1,9%) i natrijuma (1,1%). Značajno veći nego u zemljinoj kori, primjećuje se sadržaj sumpora i broma.

Hidrosfera podzemnih voda sadrže glavne zalihe svježa voda. Pretpostavlja se da je ukupna zapremina podzemnih voda približno 28,5 milijardi km 3. To je skoro 15 puta više nego u okeanima. Vjeruje se da je podzemna voda glavni rezervoar koji nadopunjuje sva površinska vodna tijela. Podzemna hidrosfera se može podijeliti u pet zona.

Cryozone. Ice area. Zona pokriva polarne regije. Njegova debljina se procjenjuje na 1 km.

zona tečne vode. Pokriva skoro čitavu zemljinu koru.

Zona parne vode ograničen na dubinu od 160 km. Smatra se da voda u ovoj zoni ima temperaturu od 450 °C do 700 °C i da je pod pritiskom do 5 GPa.

Ispod, na dubinama do 270 km, nalazi se zona monomernih molekula vode. Pokriva slojeve vode sa temperaturama u rasponu od 700 °C do 1000 °C i pritiscima do 10 GPa.

Zemljina hidrosfera obavlja važne funkcije: regulira temperaturu planete, osigurava cirkulaciju tvari i sastavni je dio biosfere.

Direktan uticaj na regulacija temperature Površinske slojeve Zemlje obezbjeđuje hidrosfera zbog jednog od važnih svojstava vode - visokog toplotnog kapaciteta. Iz tog razloga površinske vode akumuliraju sunčevu energiju, a zatim je polako oslobađaju u okolni prostor. Do izjednačavanja temperature na površini Zemlje dolazi isključivo zbog kruženja vode. Osim toga, snijeg i led imaju vrlo visoku reflektivnost: ona premašuje prosjek Zemljine površine za 30%. Stoga je na polovima razlika između apsorbirane i emitirane energije uvijek negativna, odnosno energija koju apsorbira površina manja je od energije koju emituje. Tako dolazi do termoregulacije planete.

Sigurnost biciklizam je još jedna važna funkcija hidrosfere.

Hidrosfera je u stalnoj interakciji sa atmosferom, zemljinom korom i biosferom. Voda hidrosfere rastvara vazduh u sebi, koncentrišući kiseonik, koji dalje koriste živi organizmi u vodi. Ugljični dioksid u zraku, koji nastaje uglavnom kao rezultat disanja živih organizama, sagorijevanja goriva i vulkanskih erupcija, ima visoku topljivost u vodi i akumulira se u hidrosferi. Hidrosfera takođe otapa teške inertne gasove - ksenon i kripton, čiji je sadržaj u vodi veći nego u vazduhu.

Vode hidrosfere, isparavajući, ulaze u atmosferu i ispadaju u obliku padavina, koje prodiru u stijene, uništavajući ih. Dakle, voda je uključena u procese vremenske prilike stijene. Fragmenti stijena prenose se tekućim vodama u rijeke, a zatim u mora i okeane ili u zatvorene kontinentalne rezervoare i postepeno se talože na dno. Ove naslage se kasnije pretvaraju u sedimentne stijene.

Vjeruje se da su glavni kationi morske vode - kationi natrijuma, magnezija, kalija, kalcija - nastali kao rezultat trošenja stijena i naknadnog uklanjanja produkata trošenja rijekama u more. Najvažniji anjoni morske vode - anjoni hlora, broma, fluora, sulfatnog jona i karbonatnog jona, verovatno potiču iz atmosfere i povezani su sa vulkanskom aktivnošću.

Dio rastvorljivih soli se sistematski uklanja iz sastava hidrosfere njihovim taloženjem. Na primjer, kada karbonatni ioni otopljeni u vodi stupaju u interakciju s kationima kalcija i magnezija, nastaju nerastvorljive soli koje tonu na dno u obliku karbonatnih sedimentnih stijena. Organizmi koji naseljavaju hidrosferu igraju važnu ulogu u taloženju nekih soli. Oni izdvajaju pojedinačne katione i anione iz morske vode, koncentrirajući ih u svojim skeletima i školjkama u obliku karbonata, silikata, fosfata i drugih spojeva. Nakon smrti organizama, njihove tvrde školjke se nakupljaju na morskom dnu i formiraju debele slojeve krečnjaka, fosforita i raznih silicijumskih stijena. Ogromna većina sedimentnih stijena i tako vrijednih minerala kao što su nafta, ugalj, boksiti, razne soli itd., nastala je u prošlim geološkim periodima u različitim rezervoarima hidrosfere. Utvrđeno je da su čak i najstarije stijene, čija apsolutna starost doseže oko 1,8 milijardi godina, jako izmijenjeni sedimenti formirani u vodenoj sredini. Voda se također koristi u procesu fotosinteze, koja proizvodi organske tvari i kisik.

Prije oko 3.500 miliona godina život na Zemlji nastao je u hidrosferi. Evolucija organizama nastavila se isključivo u vodenoj sredini sve do početka paleozojske ere, kada je prije oko 400 miliona godina započela postupna migracija životinjskih i biljnih organizama na kopno. U tom smislu, hidrosfera se smatra komponentom biosfere. (biosfera- sfera života, područje u kojem žive živi organizmi).

Atmosfera

Atmosfera(iz grčkog. atmosfera pare, isparavanja i sphaira- lopta) - ljuska Zemlje, koja se sastoji od zraka.

dio zrak uključuje niz plinova i čestica čvrstih i tečnih nečistoća suspendiranih u njima - aerosola. Masa atmosfere je procijenjena na 5,157 × 10 15 tona Stub zraka vrši pritisak na površinu Zemlje: prosječni atmosferski pritisak na nivou mora je 1013,25 hPa, odnosno 760 mm Hg. Art. Pritisak od 760 mm Hg. Art. izjednačeno sa vansistemskom jedinicom pritiska - 1 atmosfera (1 atm.). Prosječna temperatura zraka na površini Zemlje je 15°C, sa temperaturom koja varira od oko 57°C u suptropskim pustinjama do -89°C na Antarktiku.

Troposfera- donji sloj atmosfere sa visinom od 8-10 km u polarnim geografskim širinama i do 16-18 km u tropima. Troposferu karakteriše pad temperature vazduha sa visinom; sa udaljenosti od Zemljine površine za svaki kilometar, temperatura se smanjuje za oko 6°C. Gustoća zraka se brzo smanjuje. Oko 80% ukupne mase atmosfere koncentrisano je u troposferi.

Stratosfera nalaze se na visinama u prosjeku od 10–15 km do 50–55 km od površine Zemlje. Stratosferu karakterizira povećanje temperature s visinom. Do povećanja temperature dolazi zbog apsorpcije kratkotalasnog zračenja Sunca, prvenstveno UV (ultraljubičastih) zraka, ozonom u ovom sloju atmosfere. Istovremeno, u donjem dijelu stratosfere, do nivoa od oko 20 km, temperatura se malo mijenja s visinom, a može se čak i blago smanjiti. Više, temperatura počinje da raste, u početku polako, ali mnogo brže sa nivoa od 34–36 km. U gornjem dijelu stratosfere, na visini od 50-55 km, temperatura dostiže 260270 K.

mezosfera- atmosferski sloj koji se nalazi na nadmorskoj visini od 55–85 km. U mezosferi, temperatura vazduha opada sa povećanjem nadmorske visine, od približno 270 K na donjoj granici do 200 K na gornjoj granici.

Pored gasova, vazduh sadrži atmosferski aerosol,što je vrlo fine čvrste i tečne čestice suspendovane u vazduhu. Aerosol nastaje u procesu vitalne aktivnosti organizama, ljudske ekonomske aktivnosti, vulkanskih erupcija, podizanja prašine sa površine planete i iz kosmičke prašine koja ulazi u gornju atmosferu.

Sastav atmosferskog zraka do visine od oko 100 km općenito je konstantan u vremenu i homogen u različitim dijelovima Zemlje. Istovremeno, sadržaj varijabilnih gasovitih komponenti i aerosola nije isti. Iznad 100-110 km, kisik, ugljični dioksid i molekuli vode djelomično se razgrađuju. Na visini od oko 1000 km počinju da prevladavaju laki gasovi - helijum i vodonik, a čak i više, Zemljina atmosfera postepeno se pretvara u međuplanetarni gas.

vodena para je važan sastojak vazduha. U atmosferu ulazi isparavanjem sa površine vode i vlažnog tla, kao i transpiracijom biljaka. Relativni sadržaj vodene pare u vazduhu varira u blizini površine zemlje od 2,6% u tropskim krajevima do 0,2% u polarnim geografskim širinama. S udaljavanjem od Zemljine površine, količina vodene pare u atmosferskom zraku brzo se smanjuje, a već na visini od 1,5-2 km smanjuje se za polovicu. U troposferi, kako temperatura pada, vodena para se kondenzuje. Kada se vodena para kondenzuje, nastaju oblaci iz kojih padaju padavine u obliku kiše, snijega, grada. Količina padavina koja padne na Zemlju jednaka je količini vode koja je isparila sa Zemljine površine. Višak vodene pare preko okeana prenosi se na kontinente vazdušnim strujama. Količina vodene pare koja se prenosi u atmosferi od okeana do kontinenata jednaka je zapremini riječnog toka koji teče u okeane.

Najveće fluktuacije u debljini ozonskog omotača uočavaju se na visokim geografskim širinama, pa je vjerovatnoća nastanka ozonskih rupa u područjima blizu polova veća nego na ekvatoru.

Glavni izvor toplote za atmosferu je površina Zemlje. Atmosferski vazduh prilično dobro prenosi sunčeve zrake na površinu zemlje. Sunčevo zračenje koje ulazi u Zemlju djelomično apsorbira atmosfera – uglavnom vodenom parom i ozonom, ali velika većina dospijeva na površinu Zemlje.

Ukupno sunčevo zračenje koje dopire do površine Zemlje se djelimično odbija od nje. Količina refleksije zavisi od refleksivnosti određene površine zemljine površine, tzv albedo. Prosječni albedo Zemlje je oko 30%, dok je razlika između vrijednosti albeda od 7-9% za černozem do 90% za svježe pao snijeg. Kada se zagrije, Zemljina površina oslobađa zrake topline u atmosferu i zagrijava njene donje slojeve. Pored glavnog izvora toplotne energije atmosfere - toplote zemljine površine, toplota ulazi u atmosferu kao rezultat kondenzacije vodene pare, kao i apsorbovanjem direktnog sunčevog zračenja.

Nejednako zagrijavanje atmosfere u različitim dijelovima Zemlje uzrokuje nejednaku raspodjelu pritiska, što dovodi do kretanja vazdušnih masa duž površine Zemlje. Vazdušne mase prelaze iz oblasti visokog pritiska u oblasti niskog pritiska. Ovo kretanje vazdušnih masa naziva se vjetar. Pod određenim uslovima, brzina vetra može biti veoma velika, do 30 m/s ili više (više od 30 m/s - već uragan).

Stanje donjeg sloja atmosfere na datom mjestu i u dato vrijeme pozvao vrijeme. Vrijeme karakteriziraju temperatura zraka, padavine, jačina i smjer vjetra, oblačnost, vlažnost zraka i atmosferski pritisak. Vrijeme je određeno uslovima atmosferske cirkulacije i geografskim položajem područja. Najstabilniji je u tropima i najpromenljiviji u srednjim i visokim geografskim širinama. O prirodi vremena, njegovoj sezonskoj dinamici ovisi klima na ovoj teritoriji.

Ispod klima podrazumijevaju se kao najčešće ponavljane vremenske karakteristike za određeno područje koje traju dugo vremena. To su karakteristike prosječne za 100 godina - temperatura, pritisak, padavine itd. Pojam klime (od grč. klima- nagib) nastao u staroj Grčkoj. Već tada se shvatilo da vremenske prilike zavise od ugla pod kojim sunčevi zraci padaju na površinu Zemlje. Vodeći uslov za uspostavljanje određene klime na datom području je količina energije po jedinici površine. Zavisi od ukupnog sunčevog zračenja koje pada na površinu zemlje i od albeda ove površine. Tako se u području ekvatora i blizu polova temperatura malo mijenja tokom godine, a u suptropskim područjima i srednjim geografskim širinama godišnja amplituda temperature može doseći 65 °C. Glavni procesi koji stvaraju klimu su izmjena topline, izmjena vlage i cirkulacija atmosfere. Svi ovi procesi imaju jedan izvor energije - Sunce.

Atmosfera je sine qua non za sve oblike života. Za život organizama najvažniji su gasovi koji se nalaze u sastavu vazduha: kiseonik, azot, vodena para, ugljen-dioksid, ozon. Kiseonik je neophodan za disanje velike većine živih organizama. Azot, koji iz zraka asimiliraju neki mikroorganizmi, neophodan je za mineralnu ishranu biljaka. Vodena para, koja se kondenzuje i ispada kao padavine, izvor je vode na kopnu. Ugljični dioksid je početni materijal za proces fotosinteze. Ozon apsorbuje tvrdo UV zračenje štetno za organizme.

Pretpostavlja se da je moderna atmosfera sekundarnog porijekla: nastala je nakon završetka formiranja planete prije oko 4,5 milijardi godina od plinova koje ispuštaju čvrste ljuske Zemlje. Tokom geološke istorije Zemlje, atmosfera je pod uticajem različitih faktora pretrpela značajne promene u svom sastavu.

Tekuće promjene u stanju atmosfere - povećanje koncentracije stakleničkih plinova, ozonske rupe, zagađenje zraka - globalni su ekološki problemi našeg vremena.

Litosfera je jedna od najvažnijih komponenti geološke sredine, sa geodinamičkom aktivnošću i sastavom sa kojima se čovečanstvo suočava svakog minuta. Resursna funkcija litosfere je predodređena mineralnim, organomineralnim i organogenim resursima koji učestvuju u njenoj strukturi. Oni su neophodni za život i aktivnost biote, djelujući kao jedna od komponenti ekosistema, kao i za život. ljudsko društvo. Resursi litosfere uključuju sledeće aspekte: resursi neophodni za život biote; resursi neophodni za život i aktivnosti ljudskog društva; resursi kao geološki prostor koji je neophodan za naseljavanje i postojanje biote i ljudskog društva. Ako se prva dva aspekta vezuju za mineralne resurse Zemlje, onda je posljednji isključivo za geološki prostor, koji pokriva prizemne i površinske dijelove litosfere.

Mineralni resursi spadaju u kategoriju iscrpljivih resursa i velika većina njih je neobnovljiva. Oni imaju primarnu ulogu u životu ljudskog društva, određujući njegov materijalni i naučni i tehnički nivo. Od davnina, broj mineralnih sirovina i obim njihovog vađenja i upotrebe kontinuirano su se povećavali. U paleolitiku je vađenje sirovina bilo ograničeno samo na one stijene koje su mogle biti sirovina za izradu kamenih oruđa. Kasnije su se metalne rude počele uključivati u sferu aktivnosti - prvo kositar i bakar, a zatim željezo. Dinamika vađenja i upotrebe mineralnih sirovina dramatično se povećala tokom proteklog stoljeća. Na osnovu postojećih prognoza, rezerve niza vrsta mineralnih sirovina počeće da presušuju sredinom 21. veka. Resursi litosfere neophodni za život biote predstavljeni su stijenama i mineralima, koji uključuju kemijske elemente biofilnog niza, vitalnog za rast i razvoj organizama, kudjuritima - mineralnom tvari kudjura, koja je mineralna hrana litofaga, i podzemnim vodama. Ugljik, kisik, dušik, vodonik, kalcij, fosfor, sumpor, kalij, natrijum i niz drugih elemenata potrebni su organizmima u značajnim količinama, pa se nazivaju makrobiogeni. Mikrobiogeni elementi za biljke su Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, CI, V, Ca, koji obezbeđuju procese fotosinteze, metabolizma azota i metaboličke funkcije. Životinje zahtijevaju iste elemente, osim bora. Neke od njih dobijaju od proizvođača hrane, a neke - od mineralnih jedinjenja i prirodne vode. Osim toga, životinje (potrošači prvog i drugog reda) dodatno zahtijevaju selen, hrom, nikl, fluor, jod itd. Ovi elementi su u malim količinama vitalni za djelovanje organizama i obavljanje biogeohemijskih funkcija.

Neki od navedenih elemenata su u gasovitom stanju u atmosferi, drugi su rastvoreni u vodama hidrosfere ili su u vezanom stanju u zemljišnom pokrivaču ili litosferi. Biljke (proizvođači) izvlače ove elemente u toku svoje životne aktivnosti direktno iz tla zajedno sa zemljištem i podzemnim vodama.

Mineralne tvari kudjura su epizodna hrana biljojeda (konzumenti prvog reda) i svaštojeda (potrošači trećeg reda). Konzumiraju ih uz hranu najmanje dva puta godišnje. Kudyury su dizajnirani da regulišu sastav soli u tijelu. To su uglavnom minerali grupe zeolita. Osim zeolita, glineni minerali kao što su bentoniti, glaukonit i dijatomit su stimulansi za rast biljaka, životinja i riba.

Podzemne vode su osnova za postojanje biote, određuju smjer i brzinu biohemijski procesi biljke i životinje.

Mineralni resursi neophodni za život i aktivnosti ljudskog društva. To uključuje sve postojeće minerale koje čovječanstvo koristi za proizvodnju neophodni materijali i energiju. Trenutno se iz podzemlja vadi više od 200 vrsta minerala, a obim godišnje proizvodnje mineralnih sirovina dostiže oko 20 milijardi tona stijenske mase godišnje. Najvažnije grupe minerala i glavni pravci njihove upotrebe prikazani su na sl. 8.4.

geološki prostor. Sastoji se u razmatranju - litosfere kao staništa biote (životinje koje kopaju i kopaju i mikroorganizmi), te inženjersko-geološke aktivnosti čovjeka.

Uz to, procjena resursne funkcije litosfere povezana je sa postavljanjem u geološki prostor ukopa visokotoksičnih i radioaktivnog otpada. Treba imati na umu da su zapremine geološkog prostora pogodnog za ove namjene vrlo ograničene. Postaje sve problematičnije pronaći odgovarajuće i sigurnim mjestima za odlaganje otpada i industrijske i kućne deponije. Odličan primjer u tom smislu postao je Japan, koji je primoran da popuni obalna područja morskih područja i da izvodi gradnju na rasutom tlu. Druge zemlje, poput Holandije, koriste brane da zaštite zemljište od poplave mora. Dakle, ne samo poljoprivredno zemljište je vrijedan prirodni resurs, već je i zemljište namijenjeno industrijskoj, civilnoj i saobraćajnoj izgradnji od velike vrijednosti.

Rice. 8.4. Šema korištenja glavnih prirodnih resursa litosfere

Litosfera je gornja čvrsta ljuska planete debljine od 50 do 200 km, koja ima veliku čvrstoću i prelazi bez jasne oštre granice u donju astenosferu. Odozgo, litosfera je ograničena hidrosferom i atmosferom, koji djelomično prodiru u nju. Litosfera je geološka osnova krajolika, tla, medij za razmjenu tvari i energije sa atmosferom i površinskom hidrosferom, kroz koju se odvija kruženje vode u prirodi. Služi kao rezervoar slatkih voda koje su dio strukture kopnene biote, osiguravajući procese njene vitalne aktivnosti. Litosfera je okruženje koncentracije prirodnih mineralnih resursa neophodnih za funkcioniranje i razvoj čovječanstva kao društvene društvene strukture. S tim u vezi, osobine litosfere zahtijevaju posebno razmatranje, prvenstveno sa stanovišta njenih geoekoloških funkcija, kao produkta prirodnog i tehnogenog razvoja gornjeg dijela zemljine kore. Geoekološke funkcije litosfere podrazumijevaju se kao čitav niz funkcija koje određuju njenu ulogu i značaj u održavanju života biote i ljudskog društva. Svi geoekološki funkcionalni odnosi između prirodne i tehnogenski transformirane litosfere, s jedne strane, i biote i čovječanstva, s druge strane, mogu se svesti na četiri glavne grupe: resursne, geodinamičke, geofizičke i geohemijske.

Resursna geoekološka funkcija litosfere određuje ulogu mineralnih, organskih i organomineralnih resursa, geološkog prostora litosfere za život biote i ljudskog društva. Uključuje mineralne resurse litosfere neophodne za život biote; mineralni resursi neophodni ljudskom društvu kao društvenoj strukturi; geološki resursi prostora - prostorni i volumetrijski resursi litosfere neophodni za naseljavanje i postojanje biote, uključujući čovjeka kao biološku vrstu i čovječanstvo kao društvenu strukturu. Prva dva aspekta odnose se na proučavanje i procjenu mineralnih, organskih i organomineralnih resursa litosfere, uključujući podzemne vode. Potonji tip resursa je zbog geoekološkog kapaciteta geološkog prostora, koji pokriva prizemni dio litosfere, kako u površinskim tako iu volumetrijskim dimenzijama. Resursi litosfere neophodni za život biote, uključujući čoveka kao biološku vrstu, predstavljeni su sa četiri komponente: 1) stene, koje uključuje elemente biofilnog niza - rastvorljive elemente koji su vitalni za organizme i nazivaju se biogeni elementi ; 2) kudjurit - mineralne materije kudjura, koje su mineralna hrana životinja - litofagi; 3) podzemne vode. Elementi i njihova jedinjenja, koji čine osnovu biofilnog niza i potrebni su bioti u velikim količinama, nazivaju se makrobiogeni (ugljik, kiseonik, azot, vodonik, kalcijum, fosfor, sumpor), au malim količinama - mikrobiogeni. Za biljke je Fe, Mn, Cu, Zn, b, Si, Mo, Cl, V, ca, koje pružaju funkcije fotosinteze, metabolizma dušika i metaboličke funkcije. Životinjama su potrebni i navedeni elementi (osim bora) i dodatno selen, hrom, nikl, fluor, jod i kalaj. Uprkos malim količinama, svi ovi elementi su neophodni za život biosistema i obavljanje biogeohemijskih funkcija živih organizama. Važan aspekt povezani sa razumijevanjem vitalne aktivnosti biote su biogeohemijski ciklusi. To su, u većoj ili manjoj mjeri, zatvoreni putevi za kruženje hemijskih elemenata koji čine ćelijsku protoplazmu iz spoljašnje sredine u telo i ponovo ulaze u telo. spoljašnje okruženje . U takvom ciklusu materije razlikuju se dva fonda - rezerva i razmjena. Prva, u pravilu, nebiološka komponenta je velika masa tvari koje se sporo kreću, druga je brza razmjena između organizama i njihove okoline. Na osnovu toga razlikuju se dva tipa biogeohemijskih ciklusa: 1) cirkulacija gasovitih materija sa rezervnim fondom u atmosferi i okeanu; 2) sedimentni ciklus sa rezervnim fondom u zemljinoj kori, koji je predmet proučavanja geoloških nauka. Sadrži elemente kao što su fosfor, gvožđe, sumpor itd. Mineralne supstance kudjura su periodična hrana biljojeda i svaštojeda, koju konzumiraju dva puta godišnje kako bi regulisali sastav soli u telu. To su uglavnom minerali grupe zeolita. U ovu grupu mineralnih sirovina spadaju takozvani „netradicionalni“ izvori mineralnih sirovina, u koje spadaju zeoliti, bentoniti, poligorskiti, glaukoniti, dijatomit. Svi su stimulansi rasta biljaka, životinja i riba. Podzemne vode kao osnova za postojanje biote ne zahtijevaju objašnjenje. Kao što je V. I. Vernadsky primetio, "živa materija propušta kroz sebe takvu količinu vode za samo 7-10 miliona godina koja je po zapremini i količini jednaka Svetskom okeanu." Mineralni resursi neophodni za život i djelovanje ljudskog društva spadaju u kategoriju iscrpljivih resursa i grupu neobnovljivih, sa izuzetkom slatkih podzemnih voda. Oni igraju posebno važnu ulogu u socio-ekonomskom razvoju ljudskog društva. U stvari, mineralni resursi su osnova piramide, odražavajući socio-ekonomske i geo-ekološke probleme razvoja materijalne osnove modernog društva. Ovi problemi su međusobno povezani i zajedno određuju ulogu resursne funkcije litosfere (stanje njene mineralne resursne baze) u funkcionisanju geosistema visokog nivoa organizacije. Trenutno se iz crijeva izdvaja oko 200 vrsta minerala, uključujući sve elemente periodnog sistema, a godišnji obim svjetske proizvodnje mineralnih sirovina dostiže oko 17-18 milijardi tona stijenske mase godišnje. Prema prognozama pojedinih ekonomista, rezerve mnogih vrsta mineralnih sirovina ponestane do 2050. godine, a olova i cinka će trajati samo do početka 21. veka. Geoekološki značaj podzemnih voda određen je zapreminama i pravcima njihovog korišćenja. Glavne su: snabdijevanje domaćinstvom i pitkom vodom, tehničko vodosnabdijevanje, navodnjavanje zemljišta, navodnjavanje pašnjaka, medicinsko (upotreba mineralnih voda u balneološke svrhe), geotermalno (upotreba geotermalnih voda za grijanje i proizvodnju električne energije), industrijsko (upotreba mineralnih voda u balneološke svrhe). podzemne vode za ekstrakciju niza korisnih komponenti - joda, broma, bora, litijuma, stroncijuma, kuhinjske soli, itd. ). S obzirom na geološki prostor kao resurs neophodan za naseljavanje i postojanje biote, može se konstatovati da su i ovdje njene rezerve ograničene. Trenutno je na našoj planeti razvijeno 56% kopnene površine. Podzemni prostor litosfere se intenzivno razvija u urbanim sredinama i na mjestima zakopavanja i skladištenja ekološki opasnog (toksičnog i radioaktivnog) otpada.

Uticaj ljudske ekonomske aktivnosti na geološku okolinu svake je godine sve veći i postaje sve više nekontrolisan. Ovisno o veličini manifestacije ovakvih procesa, razlikuju se veliki (regionalni), lokalni (areal, ograničeni), linearni (lateralni) i tačkasti. antropogenog uticaja. Vremenom, uticaj može biti trajan i epizodičan. U prirodnim uslovima teško je izdvojiti preovlađujući faktor uticaja, u većini slučajeva se uočava rezultat ukupnog uticaja nekoliko. Prema prirodi uticaja na geološku sredinu razlikuju se uticaji koji dovode, s jedne strane, do iscrpljivanja njenih resursa (zauzimanje vode za potrebe vodosnabdevanja, drenažna melioracija, rudarstvo i dr.), as druge strane. strane, pozitivnim i negativnim promjenama (vještačko popunjavanje rezervi, navodnjavanje zemljišta, poplave, itd.).

Među glavnim faktorima tehnogenog uticaja su: poljoprivredni, industrijski i stambeni, rudarstvo, vodoprivreda, saobraćaj. Industrijsko-stambeni i rudarski faktori imaju značajan uticaj na razvoj (dinamiku) geološke sredine. Takav uticaj nastaje transformacijom reljefa zemljine površine, raznim deformacijama stijenskih masa, hemijskim zagađenjem tla i podzemnih voda, aktiviranjem egzogenih i seizmotektonskih procesa.

Različiti faktori tehnogenog uticaja na gornji dio litosfere dovode do narušavanja prirodnog ekološkog stanja geološke sredine ili do zagađenja njenih komponenti, prvenstveno tla i podzemnih voda.

Poremećaj geološke sredine nastaje usled fizičkog (mehaničkog, hidrodinamičkog i dr.) uticaja na stenske mase, pri čemu se one deformišu i doprinose razvoju nepovoljnih, često opasnih pojava. Na primjeru sistema za razradu mineralnih nalazišta može se steći predstava o glavnim procesima i pojavama ove vrste (tabela 6).

Uklanjanje i pomeranje velikih zapremina stena je posledica činjenice da su zapremine minerala u odnosu na mase izvađene stene male. Za gvožđe i aluminijum iznosi 15–30%, za olovo i bakar oko 1%, za srebro i kalaj je 0,01%, a za zlato i platinu 0,00001%. U tom smislu, impresivne su količine deponija koje su u globalnim razmerama jednake više od 1200 km 3 za rudne minerale, oko 100 za nemetalne i oko 300 km 3 za gorivo. Otvorena eksploatacija mineralnih sirovina je u prosjeku 3-4 puta jeftinija od rudničkog vađenja, pa je udio površinskog vađenja 70%. U proseku se površinski kopovi u svetu produbljuju za 5–10 m godišnje, njihove maksimalne dubine su 500–700 m, a visine deponija i gomila otpada prelaze 100 m. Trenutno ima i do 1000–1500 gomila otpada. u velikim ugljenim basenima. Tako se amplitude tehnogenog reljefa približavaju 1 km. Stotine hiljada hektara zemlje narušeno je otvorenim iskopavanjem minerala, na kojima su se formirali neobični pejzaži kamenoloma i deponije. Savremeni bageri prerađuju produktivne naslage u aluvijalne naslage do dubine do 50 m. Godišnje se tehnogeni pejzaži industrijskih zona proširuju za 35–40 hiljada hektara.

Crpljenje vode iz površinskih kopa, često neophodno za stvaranje uslova za razvoj ležišta, uzrokuje niz složenih procesa na dnu i zidovima površinskih kopova.

Postoje različiti načini za ekstrakciju minerala.

Mineralni resursi koji se nalaze na površini zemljine kore ili leže plitko u utrobi se rudare otvoreni put . Metoda otvorenog kopa je proces stvaranja jama u ležištu, koje se nazivaju usjeci ili kamenolomi. Dimenzije takvih usjeka i kamenoloma zavise od prostranosti ležišta i dubine ležišta minerala. Otvorenom metodom izdvajaju se uglavnom sirovine koje se koriste za gradnju: krečnjak, pijesak, kreda i sl. Treset, neke vrste uglja, kao i rude željeza i bakra također se kopaju na otvoreni način.

Korištenjem se kopaju čvrsti minerali koji leže na velikim dubinama u utrobi zemlje konstrukcije podzemnih rudnika. Najčešće se ugalj vadi na ovaj način. Rudarski način rudarenja smatra se najopasnijim za život zaposlenih u takvim preduzećima.

Tečni i gasoviti minerali se izvlače iz zemlje bušenjem posebnih bunara, odakle minerali kroz cijevi izlaze na površinu. Za ekstrakciju minerala određene vrste koriste se dodatne metode. Na primjer, za ekstrakciju soli ona se rastvara pod zemljom dovodom vode u bunar. A sirovine kao što je sumpor se prethodno tope pod dejstvom tople pare koja se dovodi kroz bunar.

Čak i kod vađenja nekih obojenih metala u rudarstvu se koristi voda, tačnije nečistoće iz podzemnih voda. Ovako se kopa litijum - nalazi se u podzemnim vodama, gde se rastvara i nalazi u mineralnoj vodi u obliku jedinjenja. Takođe se mogu naći i naslage podzemnih voda iz kojih se taloži bakar. Upečatljiv primjer je rudnik Degtyarsky na Uralu. Bakar se otapa u podzemnim vodama pod dejstvom bakterija koje mogu rastvoriti jedinjenja bakra sa sumporom, pretvarajući ih u bakar sulfat.

Takve sirovine kao što je germanijum, prema mnogim stručnjacima, isplativo je izdvojiti iz prerade termoelektrana, tačnije iz njihovog pepela.

Svake godine se razvijaju novi načini vađenja minerala. Razvoj savremenih tehnologija doprinosi nastanku novih metoda i opreme za vađenje određenih minerala.

65. EKOLOŠKE FUNKCIJE LITOSFERE: RESURSNE, GEODINAMIČKE, GEOFIZIČKE I GEOHEMIJSKE

Od davnina ljudi su naučili da za svoje potrebe koriste neke od resursa litosfere i drugih ljuski Zemlje, što se ogleda u nazivima istorijskih perioda ljudskog razvoja: „kameno doba“, „bronzano doba“, "Gvozdeno doba". Danas se koristi više od 200 različitih vrsta resursa. Sve Prirodni resursi treba jasno odvojiti od prirodnih uslova.

Prirodni resursi- to su tijela i sile prirode, koje se na datom nivou razvoja proizvodnih snaga i znanja mogu koristiti za zadovoljenje potreba ljudskog društva u vidu neposrednog učešća u materijalnoj aktivnosti.

Ispod minerali odnosi se na mineralne formacije zemljine kore, koje se mogu efikasno koristiti u ljudskoj ekonomskoj aktivnosti. Raspodjela minerala u zemljinoj kori podliježe geološkim zakonima. Resursi litosfere uključuju gorivo, rude i nemetalne minerale, kao i energiju unutrašnja toplota Zemlja. Dakle, litosfera obavlja jednu od najvažnijih funkcija za čovječanstvo - resurs - opskrbljujući osobu gotovo svim vrstama poznatih resursa.

Osim funkcije resursa, litosfera obavlja i još jednu važna funkcija- geodinamički. Na Zemlji se kontinuirano odvijaju geološki procesi. Svi geološki procesi su zasnovani na različiti izvori energije. Izvor unutrašnjih procesa je toplota nastala tokom radioaktivnog raspada i gravitacione diferencijacije materija unutar Zemlje.

Različiti tektonski pokreti zemljine kore povezani su s unutrašnjim procesima, stvarajući glavne oblike reljefa - planine i ravnice, magmatizam, potrese. Tektonska kretanja manifestiraju se u sporim vertikalnim oscilacijama zemljine kore, u formiranju nabora stijena i tektonskih rasjeda. Promjene se stalno dešavaju izgled Zemljina površina pod uticajem litosferskih i unutarzemaljskih procesa. Svojim očima možemo vidjeti samo neke od ovih procesa. To uključuje, posebno, takve prijeteće pojave kao što su potresi i vulkanizam uzrokovani seizmičkom aktivnošću unutarzemaljskih procesa.

Raznolikost hemijskog sastava i fizičko-hemijskih svojstava zemljine kore leži sljedeća funkcija litosfera - geofizička i geohemijska. Prema geološkim i geohemijskim podacima do dubine od 16 km, prosjek hemijski sastav stene zemljine kore: kiseonik - 47%, silicijum -27,5%, aluminijum - 8,6%, gvožđe - 5%, kalcijum, natrijum, magnezijum i kalijum - 10,5%, svi ostali elementi učestvuju sa oko 1,5%, uključujući titan - 0,6 %, ugljenik - 0,1%, bakar - 0,01%, olovo - 0,0016%, zlato - 0,0000005%. Očigledno, prvih osam elemenata čine skoro 99% zemljine kore. Ispunjavanje ove funkcije, koja nije ništa manje važna od prethodnih, od strane litosfere dovodi do najefikasnijeg ekonomska upotreba gotovo svi slojevi litosfere. Konkretno, najvredniji po svom sastavu i fizičko-hemijskim svojstvima je gornji tanak sloj zemljine kore, koji ima prirodnu plodnost i naziva se tlo.

Ekološke funkcije litosfere. Definicija, značenje i struktura resursne ekološke funkcije litosfere. Prosječni hemijski sastav biljke i čovjeka, % suhe tvari

Prijavite grešku u kucanju

Tekst za slanje našim urednicima:

Vaš komentar (opciono):