Онтологические прогулки

Атмосфера Земли

Мы используем файлы cookie

Только с ними все в интернете работает так, как нужно 🍪

Наземные природные экосистемы

Одно из основных понятий в науке Экология. Это биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществ и энергии между ними.

Эта статья об атмосфере Земли, существуют другие значения термина Атмосфера

Атмосфе́ра Земли́ (от. др.-греч. — пар и — шар) — газовая оболочка, окружающая планету Земля, одна из геосфер. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя переходит в околоземную часть космического пространства.

Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Состояние атмосферы определяет погоду и климат на поверхности Земли. Изучением погоды занимается метеорология, а климатом и его вариациями — климатология.

• Суммарная масса воздуха в атмосфере — (5,1—5,3)⋅1018 кг. Из них масса сухого воздуха составляет (5,1352 ± 0,0003)⋅1018 кг, общая масса водяных паров в среднем равна 1,27⋅1016 кг.
• Молярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966 г/моль, плотность воздуха у поверхности моря приблизительно равна . Давление при 0 °C на уровне моря составляет 101,325 кПа; критическая температура — −140,7 °C (~ 132,4 К); критическое давление — 3,7 МПа; при 0 °C — 1,0048⋅103 Дж/(кг·К), — 0,7159⋅103 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Растворимость воздуха в воде (по массе) при 0 °C — 0,0036 %, при 25 °C — 0,0023 %.

• За нормальные условия у поверхности Земли приняты: плотность 1,225 кг/м3, барометрическое давление 101,325 кПа, температура +15 °C, влажность 0 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.

Ссылки:

• Соколов В. А. Геохимия природных газов. — М., 1971.
• МакИвен М., Филлипс Л. Химия атмосферы. — М., 1978.
• Уорк K., Уорнер С. *Загрязнение воздуха. Источники и контроль, пер. с англ., М.. 1980.

Пашня — типичная искусственная экосистема, неразрывно соседствует с естественным лугом или степью

Энергетические потоки и состав атмосферы: ключевые аспекты экосистем

Без поддержания энергетических потоков со стороны человека в искусственных системах с той или иной скоростью восстанавливаются естественные процессы и формируется естественная структура компонентов экосистемы и вещественно-энергетических потоков между ними.

История понятия экосистема

Идеи единства всего живого в природе, его взаимодействия и обусловливания процессов в природе ведут своё начало с античных времён. Однако, приобретать современную трактовку понятие стало в конце XIX века. В 1935 году современный термин экосистема впервые был предложен английским экологом Артуром Тенсли.

Состав атмосферы Земли

Атмосфера Земли возникла в результате различных процессов, таких как испарение вещества космических тел и выделение газов при вулканических извержениях. В настоящее время атмосфера состоит в основном из газов и примесей. Вот некоторые из них:

Структура экосистемы

Согласно Н. Ф. Реймерсу, основные компоненты экосистемы включают в себя:

1. Продуценты (зелёные растения)
2. Консументы (животные)
3. Детритофаги и дополнительные организмы – разложители

Выделение следующих функциональных блоков организмов помимо автотрофов помогает понять функционирование экосистемы.

Экотопы и биогеоценозы

Экотоп обычно определялся как местообитание организмов с определёнными экологическими условиями. Зонирование территорий по типу климата позволяет лучше понять виды экосистем. Биотоп и биоценоз вместе формируют биогеоценоз или экосистему.

В целом, изучение экосистем позволяет понять важность энергетических потоков и взаимосвязей между компонентами для поддержания равновесия в природе.

, могут включать в себя следующие категории:

Биомы могут быть как естественного, так и антропогенного происхождения. Активное вмешательство человека в природную среду может привести к созданию новых биомов или к изменению существующих, что в свою очередь оказывает влияние на структуру и функционирование экосистемы.

Степной биом как пример

Степной биом — это обширная территория с минимальным количеством осадков, что создает условия для развития травянистой флоры и редких деревьев или кустарников. Природные степи характеризуются сухим климатом, что требует приспособлений для растений и животных, чтобы выживать в условиях недостатка влаги.

Этот биом встречается на различных континентах, таких как Евразия и Северная Америка. Подходы к управлению степными экосистемами могут варьироваться в зависимости от региона и его уникальных особенностей.

Заключение

Эволюция атмосферы и изменения климата частично связаны с деятельностью человека, включая сжигание топлива, аэрозольное загрязнение и другие факторы. Понимание структуры и функционирования биомов и экосистем поможет лучше управлять природными ресурсами и сохранить биоразнообразие на планете.

При изучении биомов важно учитывать как естественные, так и антропогенные факторы, влияющие на их состояние и разнообразие. Активное вовлечение в вопросы сохранения экосистем поможет обеспечить устойчивое развитие для будущих поколений.

Структура биосферы и ее значение

Субтропические дождевые леса Саванны с древесной растительностью (лесостепи) Тропический дождевой лес

Биосфера охватывает всю поверхность Земли, покрывая её плёнкой живого вещества. В. И. Вернадский впервые чётко сформулировал понимание того, что всё живое на планете неразрывно связано с биосферой и обязано ей своим существованием.

Связь живых организмов с биосферой

В действительности, ни один живой организм в свободном состоянии на Земле не находится. Все эти организмы неразрывно и непрерывно связаны — прежде всего питанием и дыханием — с окружающей их материально-энергетической средой. Вне её в природных условиях они существовать не могут.

Планетная значимость биосферы

Экономист Л. Брентано иллюстрировал планетную значимость биосферы, говоря о том, что человечество, вместе взятое, представляет ничтожную массу вещества планеты, и что всё человечество связано с биосферой планеты, на которой живет.

Влияние человека на биосферу

Лик планеты — биосфера — химически резко меняется человеком сознательно и бессознательно. Человек физически и химически изменяет воздушную оболочку суши, все природные воды.

Атмосфера Земли

Пограничный слой атмосферы

Нижний слой тропосферы (1—2 км толщиной) непосредственно влияет на динамику атмосферы. Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах. В тропосфере развиваются турбулентность, облака, циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты.

Переходный слой

Переходный слой от тропосферы к стратосфере характеризуется прекращением снижения температуры воздуха с возрастанием высоты.

Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до +0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой. В середине XIX века полагали, что на высоте 12 км (6 тыс. туазов) заканчивается атмосфера Земли (Пять недель на воздушном шаре, 13 гл). В стратосфере располагается озоновый слой, который защищает Землю от ультрафиолетового излучения.

Пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место максимум (около 0 °C).

Мезосфера начинается на высоте 50-55 км и простирается до 80-100 км, точная высота границ мезосферы зависит от широты и времени года. Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0,25—0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и так далее, обусловливают свечение атмосферы.

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около −90 °C).

Область атмосферы, прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура практически не меняется с высотой.

Экзосфера (сфера рассеяния)

Атмосферные слои до высоты 120 км

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до минус 110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~ 150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен редкими частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разрежённых пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы.

На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу.

В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.

"Системное строение общества

Системное строение общества: элементы и подсистемы

Котова О.А., Лискова Т.Е. Обществознание единый государственный экзамен. — Москва: Издательство "Национальное образование", 2023. — 400 с. Материалы публикуются в учебных целях

Выберите верные суждения об обществе как системе и запишите цифры, под которыми они указаны.

1. Общество как форма организации присуще всем живым существам в природе.

2. Все сферы общественной жизни и социальные институты подвержены изменениям.

3. Обществом называют большие группы людей, объединенных совместной деятельностью.

4. Общество является самоорганизующейся системой.

5. Влияние природных факторов на развитие современного общества отсутствует.

6. Общество как форма организации присуще всем живым существам в природе – неверно, так как общество – это совокупность социальных связей (обобщенно и кратко). Социальные связи характерны только для людей. У животных есть только биологические черты.

7. Все сферы общественной жизни и социальные институты подвержены изменениям – верно, так как каждая сфера жизни – это система, а для системы характерна динамичность и изменчивость.

8. Обществом называют большие группы людей, объединенных совместной деятельностью – верно, это определение общества в узком смысле этого слова.

9. Общество является самоорганизующейся системой – верно, так как никто не влияет на формирование общества, кроме самого человека.

10. Влияние природных факторов на развитие современного общества отсутствует – неверно, природные факторы могут оказывать воздействие на развитие общества. Это проявляется в разрушающем характере природных катаклизмов, например.

На экзамене это задание принесло бы тебе 2/2 баллов.

Удалить курс из корзины?

Этот курс можно приобрести только с помощью менеджера или преподавателя. Уверен, что хочешь удалить его из корзины?

Введите больше 6 символов

Зарегистрируйся и Демо мастер-группы на по любимым предметам .

Как тебя зовут?

Введите не меньше 2 символов

Привяжем номер телефона

Теперь нужно подтвердить номер – введи код из СМС

Почти закончили! Теперь нужно создать надежный пароль

Немного о тебе

В какой класс ты переходишь?

Укажи, какие предметы будешь или хочешь сдавать

Пополнение счёта

К сожалению, данный курс заблокирован. Необходимо внести доплату

Этот урок не входит в

Можешь приобрести полный курс, чтобы получить доступ ко всему содержимому.

Тебе стали доступны демо-курсы. Смотри вебы, делай домашки – следующие 10 дней у тебя безграничный доступ. Курсы доступны в разделе “Мое обучение”.

Вывод средств

Ваше задание подтверждено!

Теперь вы можете приступить к следующему уроку курса по математике

Подтверждение замены

Для смены номера телефона мы отправили Вам код по СМС, введите его в поле ниже.

Ты включаешь автопродление – 25-го числа каждого месяца доступ к купленным курсам будет автоматически продлеваться. Деньги будут списываться с одной из привязанных к учетной записи банковских карт. Управлять автопродлением можно из раздела "Финансы"

Для активации регулярного платежа мы спишем небольшую сумму с карты и сразу её вернем

Вы дествительно хотите отменить автопродление?

Благодарим за покупку!

В ближайшее время курс будет доступен в разделе Моё обучение

Материалы будут доступны за сутки до начала урока

Чат будет доступен после выдачи домашнего задания

Укажите вашу электронную почту

Временные границы экосистемы (хронологический аспект)

Смена сообщества в сосновом лесу после низового пожара (слева) и через два года после пожара (справа)

Пример стадии автотрофной сукцессии — лес вырастает на месте залежи

Пример стадии гетеротрофной сукцессии — заболоченный луг

Ельник (еловый лес) — типичный пример климаксного сообщества, развивающегося на некоторых суглинистых почвах на Северо-Западе России в подзоне южной тайги

Сосновый лес как климаксное сообщество, наоборот, развивается на песчаных и супесчаных почвах

Другие свойства атмосферы и воздействие на человеческий организм

Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 9 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода.

В лёгких человека постоянно содержится около 3 л альвеолярного воздуха. Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе при нормальном атмосферном давлении составляет 110 мм рт. ст., давление углекислого газа — 40 мм рт. ст., а паров воды — 47 мм рт. ст. С увеличением высоты давление кислорода падает, а суммарное давление паров воды и углекислоты в лёгких остаётся почти постоянным — около 87 мм рт. ст. Поступление кислорода в лёгкие полностью прекратится, когда давление окружающего воздуха станет равным этой величине.

С точки зрения физиологии человека «космос» начинается уже на высоте около 19—20 км. На этой высоте давление атмосферы снижается до 47 мм рт. ст. и температура кипения воды равна температуре тела — 36,6 °C, что приводит к кипению воды и межтканевой жидкости в организме человека. Вне герметичной кабины на этих высотах смерть наступает почти мгновенно.

Плотные слои воздуха — тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

По мере подъёма на всё большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы и сопротивления, передача тепла конвекцией и другие.

В разрежённых слоях воздуха распространение звука оказывается невозможным. До высот 60—90 км ещё возможно использование сопротивления и подъёмной силы воздуха для управляемого аэродинамического полёта. Но начиная с высот 100—130 км, знакомые каждому лётчику понятия числа М и звукового барьера теряют свой смысл: там проходит условная линия Кармана, за которой начинается область чисто баллистического полёта, управлять которым можно, лишь используя реактивные силы.

На высотах выше 100 км атмосфера лишена и другого замечательного свойства — способности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции (то есть с помощью перемешивания воздуха). Это значит, что различные элементы оборудования, аппаратуры орбитальной космической станции не смогут охлаждаться снаружи так, как это делается обычно на самолёте, — с помощью воздушных струй и воздушных радиаторов. На такой высоте, как и вообще в космосе, единственным способом передачи тепла является тепловое излучение.

История образования атмосферы

Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли на протяжении истории последней перебыла в трёх различных составах:

Однако геологическая летопись показывает непрерывную относительно тёплую поверхность в течение всей ранней температурной записи Земли, за исключением одной холодной ледниковой фазы около 2,4 миллиарда лет назад. В позднем архее начала развиваться кислородсодержащая атмосфера, по-видимому, созданная фотосинтезирующими цианобактериями (см. Кислородная катастрофа), которые были обнаружены в виде окаменелостей строматолитов возрастом 2,7 млрд лет. Изотопный состав углерода (en:Stable isotope ratio) убедительно свидетельствует об условиях, подобных нынешним, и о том, что фундаментальные черты геохимического углеродного цикла установились уже 4 млрд лет назад.

Образование большого количества азота обусловлено окислением аммиачно-водородной атмосферы молекулярным кислородом , который стал поступать с поверхности планеты в результате фотосинтеза, начиная с 3 млрд лет назад. Также азот выделяется в атмосферу в результате денитрификации нитратов и других азотосодержащих соединений. Азот окисляется озоном до в верхних слоях атмосферы.

Азот вступает в реакции лишь в специфических условиях (например, при разряде молнии). Окисление молекулярного азота озоном при электрических разрядах в малых количествах используется в промышленном изготовлении азотных удобрений. Окислять его с малыми энергозатратами и переводить в биологически активную форму могут цианобактерии (сине-зелёные водоросли) и клубеньковые бактерии, формирующие ризобиальный симбиоз с бобовыми растениями, которые могут быть эффективными сидератами — растениями, которые не истощают, а обогащают почву естественными удобрениями.

Состав атмосферы начал радикально меняться с появлением на Земле живых организмов, в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа. Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленных соединений — аммиака, углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и другом. По окончании данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами. Поскольку это вызвало серьёзные и резкие изменения многих процессов, протекающих в атмосфере, литосфере и биосфере, это событие получило название Кислородная катастрофа.

В течение фанерозоя состав атмосферы и содержание кислорода претерпевали изменения. Они коррелировали прежде всего со скоростью отложения органических осадочных пород. Так, в периоды угленакопления содержание кислорода в атмосфере, видимо, заметно превышало современный уровень.

Содержание в атмосфере зависит от вулканической деятельности и химических процессов в земных оболочках, от интенсивности биосинтеза и разложения органики в биосфере Земли. Практически вся текущая биомасса планеты (около 2,4⋅1012 тонн) образуется за счёт углекислоты, азота и водяного пара, содержащихся в атмосферном воздухе. Захороненная в океане, в болотах и в лесах органика превращается в уголь, нефть и природный газ.

Содержание углекислого газа в атмосфере зависит также от растворимости газа в воде океанов, что связано с температурой воды и её кислотностью.

Источниками инертных газов являются вулканические извержения и распад радиоактивных элементов. Земля в целом, и атмосфера в частности, обеднены инертными газами по сравнению с космосом и некоторыми другими планетами. Это относится к гелию, неону, криптону, ксенону и радону. Концентрация же аргона, напротив аномально высока и составляет почти 1 % от газового состава атмосферы. Большое количество данного газа обусловлено интенсивным распадом радиоактивного изотопа калий-40 в недрах Земли.

Пространственные границы экосистемы (хорологический аспект)

Устье реки — пример экотона (фотография дельты Нила из космоса)

Некоторые возможные варианты границ (экотоны) между экосистемами

Альтернативным представлением о континуальных переходах между экосистемами является представление о экоклинах (экологических рядах). Экоклин — постепенная смена биотопов, генетически и фенотипически приспособленных к конкретной среде обитания, при пространственном изменении какого-либо фактора среды (обычно климатического), а потому составляющих непрерывный ряд форм без заметных перерывов постепенности. Экоклин невозможно разделить на экотипы. Например, длина ушей лисиц и мн. др., их признаки изменяются с севера на юг настолько постепенно, что очень затруднительно выделить четкие морфологические группы, которые бы естественно объединялись в подвиды.

Механизмы функционирования экосистемы

Схема гомеостаза системы по Ю. Одуму

Коралловые рифы — пример хрупкости биоразнообразия

Различные положения равновесия систем (иллюстрация)

Биоразнообразие и устойчивость в экосистемах

Дождевые леса Амазонии, как и влажные экваториальные леса, являются местами наибольшего биоразнообразия

Экваториальный дождевой лес может содержать более 5000 видов растений (для сравнения в лесах таёжной зоны — редко более 200 видов)

Сложность и устойчивость экосистем

Принципиальная схема потоков вещества и энергии в экосистеме, на примере системы ручьёв Сильвер Спринг (англ. ). По Одуму, 1971.

У этого термина существуют и другие значения, см. продуктивность.

Схема распределения потоков вещества и энергии среди продуцентов и консументов (по Ю. Одуму, 1971)

Распределение энергии и вещества в экосистеме может быть представлено в виде системы уравнений. Если продукцию продуцентов представить как P1, то продукция консументов первого порядка будет выглядеть следующим образом:

где R2 — затраты на дыхание, теплоотдача и неассимилированная энергия. Следующие консументы (второго порядка) переработают биомассу консументов первого порядка в соответствии с:

Энергетические соотношения в экосистемах (экологические эффективности)

График изменения соотношения P/B (продуктивность к биомассе) в экосистемах (по А. К. Бродскому, 2002)

Роль антропогенного воздействия

В данных науках существуют понятия, схожие с понятием экосистема. Различие состоит в том, что в данных науках происходит смещение аспекта рассмотрения структуры и функций экосистем.

В экогеологии, науке, изучающей взаимодействие организмов и литосферы, упор делается на рассмотрении данных связей и соответственно взаимодействии данных компонентов природы, причём в большей степени влияние литосферы на формирование, развитие и функционирование экосистем и отдельных компонентов.

В целом, в географических науках принято рассматривать природный территориальный комплекс, как эквивалент экосистемы.