Движущей силой механической миграции является сила тяжести, которая определяет перемещение основных агентов механической миграции - текучей воды, ветра, льда. Для скорости и дальности транспортировки химических элементов основное значение имеют плотность, величина и форма частиц. Механическая миграция не имеет характера кругооборота, так как в интервале времени существования ландшафта гравитационные потоки однонаправлены. Ландшафтно-географический сущность механической миграции вещества состоит в том, что с нею осуществляется латеральный перенос материала между ландшафтами и между их морфологическими частями и безвозвратный вынос вещества в мировой океан. Но наряду с выносом вещества из ландшафтов, в механическую миграцию принято включать поступление вещества на поверхность при извержениях вулканов и из космоса.
Интенсивность механической миграции можно охарактеризовать с помощью показателя механического стока - стока взвешенных наносов Р. Сток взвешенных наносов – это количество взвешенного вещества, переносимого осадками с единицы площади водосбора за год. Р зависит от климатических и геолого-географических условий, т.е. является функцией ландшафта. В распределении твердого стока обнаруживаются черты широтной зональности. В тундре и тайге типичная величина модуля твердого стока не превышает 5-10 т/ км 2 год., в зоне широколиственных лесов 10-20 т/км 2 год, в лесостепи достигает 150 т/км 2год, в степи - 50-100 т/км2 год. В пустынях твердый сток резко сокращается, в экваториальных лесах модуль стока относительно невысок (бассейн Конго - 18-37 т/км2 год, бассейн Амазонки - 67-87т/км2год).
Существенно различаются значения расхода наносов в горах и на равнинах, а также в горах, сложенных разными горными породами. На низменных заболоченных равнинах механическая денудация очень мала (модуль твердого стока составляет в бассейнах: Енисея - 4 т/км2год, Оби - 6т/км2год, Колымы - 7 т/км 2год).
В горах, в условиях расчлененного рельефа, механическая миграция опережает химическую. В горах, сложенных мягкими осадочными породами модуль твердого стока возрастает до значительных значений: в Средней Азии - до 2500 т/км 2год, на северных склонах Апеннин - до 3000-3700т/км2год, в сухих субтропиках юго-восточного Кавказа - до 4000-5000 т/км 2год.
Развитие мощного растительного покрова сдерживает механическую миграцию, поэтому она играет значительную роль в засушливых (аридных и семиаридных) ландшафтах и, напротив, в условиях влажного климата - преобладает химическая миграция.
Уничтожение растительного покрова может привести к развитию денудации и увеличению доли механической миграции. Так, на обрабатываемых землях экваториальной зоны и влажных муссонных тропиков значения твердого стока возрастают до 2000-3000 т/км 2год.
23. Биогеоцикл в природно-территориальных комплексах. Понятия и положения.
Биоцикл – 1) самое крупное экологическое подразделение биосферы. Выделяют следующие биоциклы: суша, море, эстуарии (лиманы) и внутренние водоемы; 2) закономерная смена фаз или стадий развития организма.
Геоцикл (Геохимический цикл) – совокупность последовательно происходящих геохимических процессов, в которых элементы после ряда миграций возвращаются в исходное состояние.
Геохимический цикл – процесс, начинающийся c самого зарождения Земли. Любая планета, будучи непрозрачной, поглощает (и аккумулирует) часть энергии, излучаемой центральным светилом, и нагревается, и тогда между нагретой планетой и холодным космосом возникает температурный градиент (разница температур). Земля обладает достаточно подвижной газообразной оболочкой (атмосферой), и температурный градиент порождает в ней - просто за счет конвекции - физико- химический круговорот. В этот круговорот с неизбежностью вовлекается жидкая и твердая оболочки планеты (мировой океан и кора выветривания), в результате чего возникает глобальный геохимический цикл. Более простые геохимические циклы (т.е. прообразы экосистем) существуют в условиях периодического падения поступающей в них энергии - в те моменты, когда они в результате вращения планеты оказываются на ее теневой стороне.
Геохимические циклы Земной коры охватывают основной процессы:
· магматической дифференциации;
· кристаллизации с образованием магматических пород;
· постмагматического преобразования пород под влиянием эндогенных флюидов;
· выветривания;
· переноса материала водами с химической дифференциацией и разделением веществ по фациям при осаждении в морских бассейнах;
· процессы раннего и позднего диагенеза с формированием осадочных пород; эпигенетического изменения и метаморфизма при погружениях под отлагающиеся осадки.
Геохимические циклы наиболее выражено можно проследить для отдельных химических элементов (углерод, азот, фосфор и др.), при этом геохимический цикл может быть осложнён биогенным циклом: извлечение элемента из почвы или осадочной породы растениями, поедание растений животными, отмирание животных и растений и возвращение элемента в осадочную породу.
Из процессов функционирования ПТК можно выделить следующие основные: 1) трансформация солнечной энергии; 2) трансформация энергии, связанной с силой тяжести; 3) влагооборот; 4) биогеоцикл; 5) гравигенные потоки. Кроме них существенное значение имеют латеральные перемещения воздушных масс; процессы, связанные с миграцией биогенного компонента, и др. Каждый из этих процессов состоит из так называемых элементарных процессов функционирования ПТК.
К элементарным относятся процессы, вызванные следующими факторами: 1) перемещением геомасс в пространстве; 2) изменением количества геомасс во времени; 3) трансформаци 26.
Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.
Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.
Атмосфера имеет несколько слоев:
· тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар;
· стратосфера;
· ноносфера – там “живое вещество” отсутствует.
Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%).
Гидросфера – водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.
Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.
Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.
Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.
ей какой-либо геомассой энергетических потоков.
27.Биогеоценоз - элементарная ячейка биосферы
Элементарная ячейка биосферы — биогеоценоз (по терминологии, предложенной академиком В.Н. Сукачевым) — представляет собой сообщество растений, животных и микроорганизмов, находящихся в постоянном взаимодействии с атмосферой, почвой и гидрологическими условиями. Близок к этому понятию термин "экологическая система". Биогеоценозы, или экологические системы, могут быть разного уровня и разных размеров. Глобальная экологическая система Земли, то есть биосфера, как бы складывается из более мелких систем материков и океанов.
Экологические системы следующего, более низкого ранга - обширные массивы лесов, пустыни, степи, горные хребты. Но по сравнению с каким-нибудь небольшим озером или оврагом, заросшим бурьяном, они представляются гигантскими. Для каждой экологической системы характерен слаженный ход жизни, определяемый многими компонентами. Попробуйте убрать или видоизменить какой-либо из них, и этот слаженный ход нарушится. Воздух — газовая составляющая биосферы — в этом плане не исключение.
Появятся в составе его "чуждые" вещества — и погибают леса, мелеют и высылают реки, уходят и вымирают животные. От появления таких чуждых" элементов — загрязнения воздуха — особенно страдают те экологические системы, на территорию которых вторглись промышленные предприятия. Вблизи большинства энергетических предприятий воздух, как правило, содержит двуокись серы (SO2) с концентрацией, иногда достигающей 0,1%. При таком ее содержании жизнь растений невозможна. Вокруг алюминиевых заводов на природу губительно влияют выбросы, содержащие фтор в газообразном виде и в пыли. Под их воздействием, в частности, желтеют и опадают иглы у хвойных деревьев, и деревья, лишенные возможности "дышать", умирают. Подобных примеров можно привести много.
А что происходит, если концентрация в воздухе вредных веществ не настолько высока, чтобы принести смерть растениям? В этом случае, кроме всего прочего, снижается их фотосинтезирующая способность, т.е. способность образовывать органические вещества и выделять кислород под воздействием солнечного света. А ведь одно дерево средней величины может "напоить" кислородом трех человек. Не зря же называют растительный мир "зелеными легкими" планеты.
28)Дочерние разделы геофизики биосферы
Солнечно-земная физика изучает явления и процессы в межпланетной и околоземной среде. Состояние ионосферы и магнитосферы Земли, форма радиационных поясов и т.п. зависят от уровня солнечной активности, вариаций потоков электромагнитного излучения и космич. лучей. Наиболее сильные возмущения ионосферы и магнитосферы связаны с солнечными вспышками, к-рые сопровождаются многократным усилением потоков частиц высоких энергий и увеличением интенсивности электромагнитного излучения во всех диапазонах. Это вызывает полярные сияния, магнитные бури, изменяет отражательную способность ионосферы, нарушает энергетич. баланс тропосферы, что приводит к вариациям метеорологич. факторов и т.п.
Физика атмосферы изучает процессы и явления в атмосфере, свойства газовых составляющих, поглощение и излучение ими радиации, хим. реакции, распределение темп-ры и давления, испарение и конденсацию водяного пара, образование облаков и выпадение осадков, разнообразные формы движения в атмосфере. Физика атмосферы разделяется на метеорологию, изучающую ниж. слои атмосферы, и аэрономию, исследующую верх. слои. Тепловое излучение и разл. оптич. эффекты изучаются актинометрией и атм. оптикой.
Выделяются в отд. отрасли науки учения об атм. электричестве, акустике и турбулентности
Гидрофизика изучает строение и физ. процессы в Гидросфере и тесно связана с географией, геохимией, геологией, гидро- геологией и др. Гидрофизика разделяется на физику моря, гидрологию суши. Физика моря (физика океана) исследует физ. процессы в Мировом ок. и включает термодинамику, гидродинамику, акустику, оптику, ядерную гидрофизику (изучение радиоактивности вод океана и её изменения), а также занимается исследованием квазистационарных электрич. и магнитных полей в океане, распространения в нём низкочастотных электромагнитных возмущений, возникающих благодаря электропроводности мор. воды, магнитогидродинамич. эффектов. Крупнейшая проблема физики океана - взаимодействие атмосферы и океана - имеет большое прикладное значение, в частности для прогноза погоды и климатологии. Гидрология суши исследует поверхностные воды (реки, озёра, водохранилища, болота, ледники).
Вычислительная геофизика. В основе всей Г. лежат накопление и анализ большого кол-ва наблюдений, полученных в разл. точках земного шара (в т.ч. с помощью ИСЗ). Массовый сбор информации невозможен без автоматизации геофиз. исследований. Для хранения этой информации, её редукции и представления в удобном для науч. целей виде созданы банки геофиз. данных, использование к-рых было бы невозможно без широкого применения ЭВМ и разработки стандартных и специализир. вычислит. методов. Это привело к возникновению нового направления, получившего название вычислит. Г., к-рая разрабатывает методы и алгоритмы для решения некорректных и обратных задач, позволяет удобно комплексировать разнородные геофиз. данные; методы комплексного анализа геофиз., геол. и геоморфологич. данных в задачах сейсмич. районирования, прогноза землетрясений, поиска п. и., расшифровки космич. снимков. Методы вычислит. Г. используются для изучения степени корреляции геофиз. полей и строения земной коры. Вычислит. Г. тесно связана с теоретич. Г., особенно при разработке громоздких трёхмерных глобальных и региональных моделей. Она также занимается численным моделированием разл. геофиз. явлений и процессов.
29.Цели,задачи,предмет и методы исследования оптики биосферы.
Больше ничего не нашла.
Оптические методы исследования основаны на использовании законов оптики, касающихся природы, распространения и взаимодействия с веществом электромагнитного излучения оптического диапазона (видимый свет, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение).
Законы геометрической оптики, характеризующие прямолинейное распространение света в однородных средах, его отражение и преломление в гетерогенных средах.
Величина рассеяния света исследуемыми объектами, например коллоидными растворами, определяется методом нефелометрии и турбидиметрии. О содержании вещества судят по интенсивности светового потока, который рассеивается взвешенными частицами определяемого вещества (нефелометрия), или по поглощению светового потока этими частицами (турбидиметрия).
Поглощение света веществом нередко сопровождается возникновением вторичного излучения с меньшей длиной волны (см. Люминесценция). Приборы, служащие для изучения люминесценции, получили название флюориметров, спектрофлюориметров, микроцитоспектрофлюориметров. Они используются для структурного анализа биологически.
30. Теплофизика
Геотермия (англ. geothermy) — раздел геофизики, изучающий тепловое состояние, распределение температуры, её источники в недрах Земли, а также тепловую историю Земли. Происходит от др.-греч.
γῆ — Земля и θέρμη — жар, теплотаИсточники термического поля Земли делятся на внешние и внутренние.
Внешним источником термического поля Земли является солнечная радиация. Внешнее тепло проникает в тело Земли лишь на несколько метров.
Внутренними источниками теплового поля Земли являются:
распад радиоактивных изотопов U, Th
, K;гравитационная дифференциация вещества;
приливное трение;
метаморфизм;
фазовые переходы.
По мнению большинства учёных основным источником внутреннего тепла Земли является распад радиоактивных элементов.
Другие учёные считают основным источником гравитационную дифференциацию вещества.
Величина теплового потока, исходящего из недр Земли, определяет энергетическое состояние тектонического региона. Среднее значение величины теплового потока по земному шару составляет 64-75 мВт/кв. м, что в несколько десятков тысяч раз меньше потока солнечной энергии.
Методы исследования
В исследовании тепла Земли, исходящего из её недр, используют данные непосредственного измерения температуры в выработках шахт и буровых скважинах. На бо́льших глубинах температуру оценивают косвенно, например, по температуре излившейся лавы.
Оценивается теплопроводность горных пород и теплового потока.
Применяются методы моделирования, расчётно-аналитические методы интерпретации геотермических полей.
Практическое значение
Результаты геотермических исследований используются при поисках, разведке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых.
Геотермические исследования играют важную роль в геотермальном энергоснабжении.
31. Цели, задачи, предмет и методы исследований радиофизики биосферы.
Радиофи́зика — раздел физики, в широком смысле занимающийся изучением колебательно-волновых процессов различной природы, в узком — изучениемэлектромагнитных волн радиодиапазона.
Радиометрия — совокупность методов измерений активности источников ионизирующего излучения. Базируется на различных физических эффектах, возникающих при воздействии излучения на вещество — люминесценция, ионизация, образование видимых следов и т. д.
Одним из основоположников радиометрии является Ганс Гейгер, который в 1908 году изобрёл счётчик заряженных частиц и поныне носящий его имя. Также можно назвать Чарльза Вильсона, изобретшего камеру Вильсона, позволяющую наблюдать траектории заряженных частиц.
Используются в геофизике - разведочная геофизика, абсолютная геохронология.
Разведочной геофизикой называют раздел геофизики, посвящённый изучению строения Земли с целью поиска и уточнения строения залежей полезных ископаемых, а также выявлению предпосылок для их образования. Разведочная геофизика проводится на суше, акватории морей, океанов и пресных водоемов, в скважинах, с воздуха и из космоса. Разведочная геофизика является важной составляющей геологоразведочного процесса благодаря высокой эффективности, надёжности, дешевизне и скорости проведения. К методам разведочной геофизики относят сейсморазведку, электроразведку на постоянном и переменном токе, магниторазведку, гравиразведку, геофизические исследования скважин, радиометрию, ядерную геофизику и теплометрию.
Сейсморазведка
Раздел разведочной геофизики, включающий методы изучения строения Земли, основанные на возбуждении и регистрации упругих волн. Породы земной коры различаются по упругим свойствам — модулю Юнга, коэффициенту Пуассона и плотности, что приводит к тому, что упругая волна распространяется в них с различной скоростью, а на границах сравнительно однородных пластов испытывает явления отражения, преломления и прохождения. Образовавшиеся вторичные волны содержат информацию о строении и составе горных пород, через которые они проходят.
Для регистрации колебаний упругих волн применяют специальные устройства — сейсмоприемники, преобразующие колебания частиц почвы в электрический сигнал. Полученная информация собирается на графиках, называемых сейсмограммами, обрабатывается и получает геологическое толкование. В результате строение земной коры изображается в виде разрезов и карт, на которых определяется место возможного скопления полезных ископаемых.
Гравиразведка
Гравиразведкой или гравиметрией называется геофизический метод, изучающий изменение ускорения свободного падения в связи с изменением плотности геологических тел. Гравиразведка активно применяется при региональном исследовании земной коры и верхней мантии, выявлении глубинных тектонических нарушений, поиске полезных ископаемых — преимущественно рудных, выделении алмазоносных трубок взрыва. Гравиразведка позволяет изучать состав горных пород, и их положение в геологическом разрезе, например для магматических с ростом основности возрастает концентрация железистых соединений и плотность.
Для проведения гравиразведки применяются гравиметры, чувствительные приборы измеряющие ускорение свободного падения.
Магниторазведка
Геомагнетизм исследует магнитное поле Земли (его источники и изменения на протяжении геологической истории Земли), а также магнитные свойства горных пород. Измерения интенсивности и направления намагниченности горных пород позволяют изучать происхождение и изменения во времени геомагнитного поля и служат ключевой информацией для развития теориитектоники плит и дрейфа материков. С целью поисков месторождений полезных ископаемых магниторазведка применяется в виде наземной, морской или аэромагнитной съёмки. Магнитная съемка проводится, как правило, по сети параллельных линий, или профилей. После ввода необходимых поправок строится карта магнитного поля в виде графиков или изолиний. На карте могут находится области спокойного поля и магнитные аномалии — локальные возмущения магнитного поля, вызванные неоднородностями магнитных свойств горных пород. Магниторазведка проводится с целью выявления аномалий как непосредственно связанных с полезным ископаемым, так и с контролирующими залежь тектоническими и стратиграфическими структурами.
Электроразведка
Методы электроразведки позволяют изучать параметры геологического разреза, измеряя параметры постоянного электрического или переменного электромагнитного поля. Примером электроразведки может служить исследование методом вызванной поляризации.