Круговорот речовини і енергії в географічній оболонці

За рахунок суперечливого взаємодії компонентів ГО виникає множинність систем. Наприклад, випадання атмосферних опадів - процес кліматичний, сток опадів - гідрологічний процес, транспірація вологи рослинами - біологічний процес. У цьому прикладі явно виявляється перехід одних процесів в інші. А все разом це - приклад великого кругообігу води в природі. Географічна оболонка, її єдність, цілісність існує завдяки надзвичайно напруженому кругообігу речовин і пов'язаної з ним енергії. Круговороты можна розглядати як надзвичайно різноманітні форми взаємодії компонентів (атмосфера - вулканізм). Ефективність кругообіг в природі колосальна, так як вони забезпечують багаторазовість одних і тих же процесів і явищ, високу загальну ефективність при обмеженому обсязі вихідної речовини, що бере участь у цих процесах. Приклади: великий і малий круговорот води; циркуляція атмосфери; морські течії; круговороты гірських порід; біологічні кругообіг.

По ступеню складності круговороты різні: одні зводяться переважно до кругообразным механічним переміщень, інші супроводжуються зміною агрегатного стану речовини, треті супроводжуються хімічної трансформацією.

Оцінюючи круговорот за його початкового і кінцевого ланці, бачимо, що речовина, що вступило в круговорот, відчуває нерідко перебудову в проміжних ланках. Тому уявлення про круговороті входить у поняття взаємообміну речовини і енергії.

Всі круговороты не є круговоротами у точному значенні слова Повного повернення до початкового стану ніколи не відбувається. Разом з тим завдяки цим повторюваним процесів на поверхні Землі забезпечується відома стабільність її рельєфу. Яскравою ілюстрацією цього може служити круговорот води в природі. З поверхні океану випаровується щорічно величезна кількість води, але при цьому порушується її ізотопний склад: вона стає біднішими важким воднем порівняно з океанічної водою (в результаті фракціонування ізотопів водню при випаровуванні). Між поверхневим шаром води океану і масою води більш глибоких його зон існує свій регулярний, сталий обмін. Між парами води і водою атмосфери і водойм встановлюються локальні тимчасові рівноваги. Пари води в атмосфері конденсуються, захоплюючи гази атмосфери і вулканічні гази, а потім вода обрушується на сушу. Частина води при цьому входить в хімічні сполуки, інша у вигляді кристаллогидратной, сорбованої і багатьох інших форм зв'язується пухкими опадами земної кори, погребается разом з ними і надовго залишає основний цикл. Опади у процесі метаморфизации і занурення в глиб Землі під впливом тиску і високої температури (наприклад, інтрузії) втрачають воду, яка піднімається по пір порід і з'являється у вигляді гарячих джерел або пластових вод на поверхні Землі, або, нарешті, викидається з парами при вулканічної діяльності разом з деякою кількістю ювенільних вод і газів. Інша ж, основна маса води, витягуючи розчинні з'єднання з порід літосфери, руйнуючи їх, стікає річками назад в океан. В результаті цього процесу сольовий склад океану в геологічному часу змінюється. Хімічні елементи, які утворюють легкорозчинні з'єднання, накопичуються в морській воді. Важкорозчинні з'єднання хімічних елементів швидко досягають дна океану.

Інший приклад - круговорот кальцію. Вапняки (як і ін. породи) на континенті руйнуються, і розчинні солі кальцію (двууглекислые та ін.) річками зносяться в море. Щорічно в море скидається з континенту близько 5*108 т кальцію. В теплих морях вуглекислий кальцій інтенсивно споживається нижчими організмами -- фораминиферами, коралами та ін. -- на будівництво своїх скелетів. Після загибелі цих організмів їх скелети з вуглекислого кальцію утворюють опади на дні морів. Згодом відбувається їх метаморфизация, в результаті чого формується порода -- вапняк. При регресії моря вапняк оголюється, виявляється на суші і починається процес його руйнування. Але склад знову утворюється вапняку дещо іншою. Так, виявилося, що палеозойські вапняки більш багаті вуглекислим магнієм і супроводжуються доломітом, вапняки ж більш молоді -- біднішими вуглекислим магнієм, а освіти пластів доломітів в сучасну епоху майже не відбувається. Нарешті, при виливі лави вапняки частково можуть бути нею асимільовані, тобто увійти у великій К..

Т. про., окремі циклічні процеси, складаючі загальний К. ст. на Землі, ніколи не є повністю конвертованими. Частина речовини у повторюваних процесах перетворення розсіюється і відволікається в приватні круговороты або захоплюється тимчасовими рівновагами, а інша частина, яка повертається до попереднього стану, має вже нові ознаки.

Тривалість того чи іншого циклу умовно можна оцінити по тому часу, що було б необхідно, щоб вся маса даної речовини могла обернутися один раз на Землі, в тому або іншому процесі

НЕЗВОРОТНІСТЬ

Незворотність є тим властивістю розвитку, що визначає еволюційність процесу, оскільки еволюція і виражається в придбанні в процесі розвитку нової якості, що змінює стан матеріальної системи. Розвиток, який би характер воно не мало, завжди відрізняється проявом незворотності.

Вважається само собою зрозумілим, що в неорганічну природу з підвищенням структурної організації поступово зменшується енергетичний рівень систем (вугілля - граніт). В той же час, на думку А.Б.Когана та ін. (1972, с. 24 - 25), в органічної природи діє інша закономірність, де "тільки багатостадійні хімічні процеси основного обміну речовин, які можуть протікати як за эндотермическому (з поглинанням тепла), так і за экзотермическому (з виділенням тепла) типу і змінювати структуру фізичних зв'язків, здатні перетворити низькоякісну теплову енергію-сококачественные її форми, а, отже підвищувати організованість рівня систем", тобто стимулювати незворотні зміни як в неживой, так і в живій природі.

С.Т.Мелюхин (1966), встановив, що необоротне розвиток може проявлятися в трьох різних формах: як зміна на одному рівні складності, як сходить розвиток з підвищенням рівня складності і як деградація систем, що визначає їх розпад.

Геологія і палеонтологія володіють багатьма свідоцтвами прояви всіх трьох типів розвитку. Так, зміна на одному рівні складності має місце в неорганічну природу (наприклад, процес опадонакопичення для обмеженого відрізка геологічного часу). В той же час є незворотнім сам хід опадонакопичення в історії Землі вже потомучто швидкість цього процесу поступово зростає. Як показав Н.М.Страхов (1963), у різні етапи історії нашої планети виникали помітно відрізняються типи геологічних формацій.

Висхідний розвиток супроводжується підвищенням рівня складності і збільшенням різноманіття компонентів природи. Вступаючи у взаємодію, ці компоненти сприяють наростання різноманіття відносин, що є однією з властивостей висхідного розвитку. Можна навести безліч прикладів цього плану як з історії розвитку неорганічної природи, так і з ходу еволюції біоса.

Величезний проміжок часу від освіти географічної оболонки і до початку фанерозою не відрізнявся значними темпами ландшафтообразования. Лише на початку фанерозою на зміну місячним, абиогенному і примітивно-пустельний приходить биогенная група ландшафтів, що відрізняється протягом фанерозою істотними темпами перетворення. Це слід пов'язувати з розвитком життя, особливо наземних тварин і рослин, які поступово завойовують все більш і більш високі ділянки земної поверхні, утворюючи нові типи біогеоценозів. Останнім часом значна роль у ландшафтообразовании належить людині (ноосфера), який рукотворно створює нові сполучення ландшафтів, значним чином впливаючи на стан "природних" ландшафтів.

У фанерозое збереглися абиогенный і примітивно-пустельний ландшафти, однак питома вага їх значною мірою скоротився. Водночас виникли нові типи ландшафтів: пустельний, прибережно водний, рослинності обводнених низин, лісової і степовий. Останній тип ландшафту в геологічному сенсі виник порівняно недавно - тільки в неогені.

Історія розвитку ландшафтів підтверджує те необоротне розвиток веде до ускладнення систем і акселерації їх розвитку.

Висхідний розвиток, що супроводжується зростанням рівня складності, має місце в живої і неживої природи. Характерним прикладом їх взаємовпливу можуть бути дані про осадконакоплении, де в процесі еволюції виникають органогенні відкладення в результаті активного включення біоса в процеси, що відбуваються в неживой природе.

Вся історія біоса демонструє незворотні зміни, що відбуваються по лінії необмеженого прогресу. Однак прогресивний розвиток органічного світу проявляється лише в интегративном плані, в той час як окремі гілки його випробовують деградацію і розпад. Що ж стосується неживої природи, то і тут колись процвітаючі системи деградують і зовсім руйнуються.

Розглядаючи питання про необоротність розвитку, не можна не звернути увагу на ряд висновків деяких відомих вчених, так, наприклад, В.І. Вернадський (1967, с. 352) відзначає наступне: "Еволюційний процес притаманний тільки живому речовини. У косній речовині нашої планети немає його проявів. Ті ж самі мінерали, гірські породи утворилися в криптозойской ері, які утворюються і тепер. Винятком є биокосные природні тіла, завжди пов'язані так чи інакше з живим речовиною". Як показав Н.М. Страхів (1963), ця точка зору є помилкою - еволюція властива компонентів неживої природи, той же склад гірських порід зазнав від архея до теперішнього часу істотні зміни, причому в більшості випадків ці зміни не були пов'язані з діяльністю організмів.

Дата добавления: 2014-01-07