Еволюція географічної оболонки.

Етапи розвитку географічної оболонки.

Добиогенный

Архейська і протерозойська ери 3700-570 млн років тому

3000 млн

Живі організми брали слабке участь у формуванні географічної оболонки

Біогенний

Фанерозойский зон (палеозойська, ме-эозойская і велика частина кайнозойской ери) 570 млн - 40 тис. років тому

Близько 570 млн

Органічна життя -провідний чинник розвитку географічної оболонки. В кінці періоду з'являється людина

Антропогенний

З кінця кайнозойской ери до наших днів

40 тис. років тому -наші дні

40 тис.

Початок етапу збігається з появою сучасної людини (Homo sapiens). Людина починає відігравати провідну роль у розвитку географічної оболонки

Добиогенный етап відрізнявся слабким участю живої речовини в розвитку географічної оболонки. Цей самий тривалий етап тривав перші 3 млрд років геологічної історії Землі - весь архей і протерозой. Палеонтологічні дослідження останніх років підтвердили ідеї, висловлені ще В.І. Вернадським і К.С. Бергом, що позбавлених життя (як їх називають, азойных) епох, вочевидь, не було протягом всього геологічного часу або цей відрізок часу украй малий. Однак цей етап можна називати добиогенным, так як органічна життя в цей час не грала тоді визначальної ролі в розвитку географічної оболонки.

У архейську еру на Землі в безкисневому середовищі існували найпримітивніші одноклітинні організми. У шарах Землі, що утворилися близько 3 млрд років тому, виявлені залишки ниток водоростей і бактериоподобных організмів. У протерозої панували одноклітинні і багатоклітинні водорості і бактерії, з'явилися перші багатоклітинні організми. На добиогенном етапі розвитку географічної оболонки в морях були накопичені потужні товщі залізистих кварцитів (джеспілітів), що свідчать про те, що тоді верхні частини земної кори були багаті сполуками заліза, а атмосфера характеризувалася дуже низьким вмістом вільного кисню і високим вмістом вуглекислого газу.

Біогенний етап розвитку географічної оболонки з часу відповідає фанерозойскому зону, що включає палеозойську, мезозойську і майже всю кайнозойську ери. Його тривалість оцінюються в 570 млн років. Починаючи з нижнього палеозою органічна життя стає провідним чинником у розвитку географічної оболонки. Шар живої речовини (так званий биостром) отримує глобальне поширення, з часом все більш ускладнюються його структура й будова самих рослин і тварин. Життя, що зародилася в море, охопила потім землю, повітря, проникла в глибини океанів.

В процесі розвитку географічної оболонки умови існування живих організмів неодноразово мінялися, що призводило до вимирання одних видів та пристосування до нових умов.

Багато вчені пов'язують корінні зміни в розвитку органічного життя, зокрема вихід рослин на сушу, з великими геологічними подіями - з періодами посиленої горотворення, вулканізму, регресій і трансгрессий моря, з рухом материків. Прийнято вважати, що великомасштабні перетворення органічного світу, зокрема вимирання одних груп рослин і тварин, поява і прогресивний розвиток інших, були пов'язані з процесами, що відбуваються в самій біосфері, і з тими сприятливими обставинами, які створювалися в результаті діяльності абиогенных факторів. Так, підвищення вмісту вуглекислого газу в атмосфері під час інтенсивної вулканічної діяльності відразу активізує процес фотосинтезу. Регресія моря створює сприятливі умови для формування органічного життя на обмелевших дільницях. Істотні зміни екологічних умов часто призводять до загибелі одних форм, що забезпечує бесконкурентное розвиток інших. Є всі підстави вважати, що епохи істотної перебудови живих організмів знаходяться в прямій зв'язку з основними епохами складкообразования. У ці епохи формувалися високі складчасті гори, різко посилювалася розчленованість рельєфу, активізувалася вулканічна діяльність, загострювалася контраст середовищ і інтенсивно протікав процес взаємообміну речовиною і енергією. Зміни зовнішнього середовища служили поштовхом до видообразованию в органическом мире.

На биогенном етапі біосфера починає надавати потужний вплив на структуру всій географічної оболонки. Виникнення фотосинтезуючих рослин корінним чином змінила склад атмосфери: знизилося вміст вуглекислого газу і з’явився вільний кисень. У свою чергу накопичення кисню в атмосфері вело до зміни характеру живих організмів. Оскільки вільний кисень виявився сильнішим отрутою для не пристосованих до нього організмів, багато видів живих організмів вимерли. Наявність кисню сприяло освіту озонового екрану на висоті 25-30 км, який поглинає короткохвильовий частина ультрафіолетової сонячної радіації, згубну для органічної життя.

Під впливом живих організмів, які відчувають всі компоненти географічної оболонки, змінюються склад і властивості річкових, озерних, морських і підземних вод; відбувається утворення та накопичення осадових порід, що утворюють верхній шар земної кори, накопичення органогенних порід (вугілля, коралових вапняків, діатомітів, торфу); формуються физико-хімічні умови міграції елементів в ландшафтах (в місцях гниття живих органічних сполук утворюється відновлювальна середа з недостачею кисню, а в зоні синтезу водних рослин утворюється окислювальна середа збагаченій киснем), умови міграція елементів у земній корі, що в підсумку визначає її геохімічний складу. За словами В.І. Вернадського, життя є великим постійним і безперервним порушником хімічної відсталості поверхні нашої планети.

Географічної оболонці властива виражена зональність. Про зональності добиогенной геосфери відомо мало, очевидно, що зональні зміни її в той час були пов'язані зі змінами кліматичних умов і кори вивітрювання. На биогенном етапі в зональності географічної оболонки провідну роль відіграють зміни живих організмів. Початок зародження географічної зональності сучасного типу відносять до кінця крейдяного періоду (67 млн років тому), коли з'являються квіткові рослини, птахи і набирають силу ссавці. Завдяки теплого і вологого клімату пишні тропічні ліси поширилися від екватора до високих Широт. Зміна обрисів материків протягом подальшої історії розвитку Землі призводило до зміни кліматичних умов, а відповідно і грунтовий-рослинного покриву, і тваринного світу. Поступово ускладнювалися структура географічних зон, видовий склад і організація біосфери.

У палеогені, неогені і плейстоцені відбувалося поступове охолодження земної поверхні; крім того, суша розширилася і її північні узбережжя в Євразії та Північній Америці просувалися в більш високі широти. На початку палеогену північніше екваторіальних лісів з'явилися сезонновлажные субэкваториальные лісу, переважно листопадні, в Євразії вони доходили до широт сучасних Парижа і Києва. У наш час лісу такого типу зустрічаються лише на півострова Індостан та Індокитаю.

Подальше похолодання призвело до розвитку субтропічних, а в кінці палеогену (26 млн років тому) і широколистяних лісів помірного поясу. В даний час такі ліси знаходяться значно південніше - в центрі Західної Європи і на Далекому Сході. Субтропічні ліси відступили на південь. Більш чітко відокремилися природні зони континентальних районів: степу, обрамлені на півночі лесостепями, а на півдні - саванами, які були поширені по всій Сахарі, на півострові Сомалі і на сході Індії.

У неогеновому періоді (25-1 млн років тому) похолодання тривало. Вважається, що протягом цього періоду земна поверхня охолола на 8 °С. Відбулося подальше ускладнення зональної структури: на рівнинах північній частині Євразії виникла зона змішаних, а потім і хвойних лісів, а більш теплолюбиві лісові зони звузилися і рушили на південь. У центральних частинах континентальних районів виникли пустелі і напівпустелі; на півночі їх обрамляли степу, на півдні - савани, а на сході - рідколісся і чагарники. У горах більш чітко проявилася висотна зональність. До кінця неогену відбулися істотні зміни природи Землі: посилилася ледовитость Арктичного басейну, інтенсивніше стали циклонические опади у середніх широтах Євразії, зменшилася сухість клімату в Північній Африці і Передньої Азії. Що тривало похолодання призвело до заледенінню в горах: Альпи і гори Північної Америки вкрилися льодовиками. Похолодання, особливо у високих широтах, досягла критичного кордону.

Для більшої частини четвертинного періоду (приблизно 1 млн - 10 тис. років тому) характерні останні в історії Землі заледеніння: температура була на 4-6°С нижче сучасної. Там, де випадало достатня кількість опадів у вигляді снігу, льодовики народжувалися і на рівнинах, наприклад в субполярних широтах. У цій обстановці холод як би аккумулировался, оскільки поглинаюча здатність сніжною і льодовикової поверхонь досягає 80%. Внаслідок цього льодовик розширювався, утворюючи суцільний щит. Центр заледеніння в Європі перебував на Скандинавському півострові, а в Північній Америці - на Баффіновій Землі і Лабрадорі.

В даний час встановлено, що заледеніння як би пульсувало, перериваючись межледниковьями. Причини пульсацій все ще є предметом суперечок вчених. Деякі з них пов'язують похолодання з активізацією вулканічної діяльності. Вулканічний пил і попіл помітно підвищують розсіювання і відображення сонячної радіації. Так, при зменшенні сумарної сонячної радіації лише на 1% внаслідок запиленості атмосфери середня планетарна температура повітря повинна знижуватися на 5 °С. Цей ефект підсилює зростання відбиваючої здатності самої охопленій заледенінням території.

У період заледеніння з'явилося декілька природних зон: сам льодовик, який утворив полярні пояси (арктичний і антарктичний); зона тундри, що виникла уздовж краю арктичного поясу на вічній мерзлоті; тундростепи в континентальних більш сухих районах; луки в приокеанических частинах. Ці зони відокремились від відступаючої на південь тайги зоною лісотундри.

Антропогенний етап формування географічної оболонки названий так у зв'язку з тим, що розвиток природи протягом останніх сот тисячоліть відбувалося в присутності людини. У другій половині четвертинного періоду з'явилися найдавніші люди - архантропи, зокрема пітекантроп (у Південно-Східної Азії). Архантр існували на Землі тривалий час (600-350 тис. років тому). Однак антропогенний період у розвитку географічної оболонки настав не відразу слідом за появою людини. Спочатку вплив людини на географічну оболонку було незначним. Збирання та полювання за допомогою палиць або майже необробленого каменя по своїй дії на природу мало відрізняли найдавнішого людини від тварин. Найдавніший людина не знав вогню, не мав постійних жител, не користувався одягом. Тому він майже повністю знаходився під владою природи, а його еволюційний розвиток визначалося в основному біологічними закономірностями.

На зміну архантропам прийшли палеоантропы - стародавні люди, що проіснували в загальній складності понад 300 тис. років (350-38 тис. років тому). У цей час первісна людина опанував вогнем, що остаточно відокремити його від тваринного світу. Вогонь став засобом полювання і захисту від хижаків, змінив склад їжі, допомогла людині в боротьбі з холодом, що сприяло різкому розширення області його проживання. Палеоантропы стали широко використовувати печери як жител, їм була відома одяг.

Приблизно 380 тис. років тому палеоантропов витіснили неоантропи, до яких відноситься сучасна людина Homo sapiens. Саме до цього часу і відносять початок антропогенного періоду. Створивши потужні продуктивні сили, які беруть участь у глобальному масштабі у взаємодії всіх сфер Землі, людина надає цілеспрямованість процесу розвитку географічної оболонки. Відчувши свою могутність, людина на власному досвіді переконався, що його благополуччя нерозривно пов'язане з повнокровним розвитком природи. Усвідомлення цієї істини знаменує початок нового етапу еволюції географічної оболонки - етапу свідомого регулювання природних процесів, що має метою досягнення гармонійного розвитку системи

Географічна оболонка пройшла довгий шлях розвитку, вік Землі складає 4,5 - 4,6 млрд. років. Виділяють такі етапи розвитку географічної оболонки: догеологічний етап, добіогенний етап, біогенний і антропогенний.

1. Догеологічний етап (4,6 - 4,0 млрд.років). процей етап розвитку ГО відомо дуже мало, породи цього віку, ще не знайдені і наші уявлення про цей етап є лише припущеннями. Період формування в результаті диференціації первинної тонкої земної кори, для якої був характерний активний вулканізм. Також на цьому етапі була сформована первинна атмосфера яка характеризувалася дуже великим вмістом азоту (більше ніж зараз) і водню, кисню взагалі не було. В той час не існувало (за Дж. Уолкером) ані водной оболонки ані біосфери і тому казати про існування географічної оболонки як такої немає сенсу.

2. Добіогенний етап (4 млрд.років - 570 млн.років) охоплює більшу частину історії нашої планети (катархей, архей і протерозой). У цей період проходив процес нарощування і диференціації земної кори. До кінця архею 2,6 млрд.років сформувалася континентальна кора потужністю близько 30 км, а в ранньому протерозої пройшло формування протоплатформ і геосинкліналей. Існувала первинна гідросфера, але її об'єм був значно меншим за сьогоднішній, а з океанів сформувався лише тихий і тією лише в кінці раннього протерозою. Склад солей у воді вірогідно був подібним до сучасного, але кількість натрію ще більше переважала кількість калію, частка мінеральних сполук біла подібною до сучасної через те що продукти вивітрювання завжди змивалися в океан, а склад ювенільних вод не змінювався. Живі організми вірогідно існували протягом всього добіогенного етапу тому, що залишки бактеріоподібних організмів знаходять у відкладах яким 3,6 млрд.років, за непідтвердженими даними існували організми віком 3,9 млрд.років. Деякі вчені навіть припускають що Земля і життя на ній зародилися одночасно. Еволюція в добіогенному періоді протікала повільно навіть за геологічним масштабами, тим не менш до закінчення періоду у Венді (650 - 570 млн.років тому) життя в океанах процвітало. Зустрічались навіть доволі великі безхребетні тварини - медуізоїди діаметром до 50 см та ін. Органічне життя, що існувало протягом всього періоду не відігравало ведучої ролу у географічній оболонці саме тому період називається добіогенним. Життя на суші не існувало виходячи з цього можна стверджувати що не існувало і грунтів. Зменшення вулканічної активності призвело до порівняно швидкому нарощуванню маси кисню в атмосфері, що досягла у пізньому протерозої 20 % сьогоднішньої маси кисню.

3. Біогенний етап (570 млн.років - 40 тис.років ) включає палеозой, мезозой і весь кайнозой за виключенням 40 тисяч років. В кінці Венду кількість кисню у повітрі досягла межі при якій відбувся якісний стрибок розвитку біологічних організмів. Під час Кембрію та Ордовіку суша поступово заселяється живими організмами, у морях панують трилобіти, наутилоідеї та інші. В Силурі з'являються риби, в девоні - комахи і амфібії. В Девоні зустрічаються нові види рослин (папороті). Виходу живих організмів на сушу сприяє формування озонового екрану. У наступному геологічному періоді (карбоні), поверхню суші вкривають густі ліси складені деревоподібними папоротями, хвощами і плаунами. Що є прямим доказом вмісту кисню в атмосфері близького до сучасного. Зростання маси кисню в атмосфері мало декілька максимумів, зокрема в середньому і пізньому Ордовіку, у ранньому Карбоні, і найбільший максимум продовжувався у закінченні юрського і протягом всього крейдяного періоду. У періоди максимуму кількість кисню у повітрі в декілька разів перевищував показник спадів у декілька разів. Значні коливання кількості кисню пов'язані із масштабів процесу фотосинтезу, вмістом вуглецю в атмосфері, вологістю клімату, умовами поховання органічних решток. Процеси еволюції біологічного світу протікали також не рівномірно періоди рівномірного розвитку змінялися періодами з різкими змінами еволюційних процесів. Великі масові вимирання проходили на межі ордо віку і силуру (480 млн.років), пермі та тріасу (240 млн.років), в кінці тріасу (195 млн.р.). І славетне мезозойське вимирання (65 млн.р.) в результаті якого вимерло 848 родів і 108 сімейств. Мезозойське вимирання пов'язано з падінням небесного тіла (метеорита) діаметром від 5 до 30 км, про що свідчить висока кількість іридію у відкладах того часу. Також є гіпотеза що це вимирання пов'язано з активізацією вулканічної діяльності. Не виключаючи впливу космічних факторів також надо принять во внимание два фактора: 1) изменение природной среды в эпохи тектогенеза, в эти периоды на месте геосинкліналей поднимались высокие горы, увеличивалась расчлененность рельефа, активизировалась вулканическая деятельность. Изменение контрастов в географической оболочке приводила к активизации видоформування в органическом мире. 2) ендобіогенний фактор, обусловленный генными изменениями в живых организмов, в наше время они проявляются через спады и стремительные прыжки численности популяций во время коротких промежутков времени или целых геологических периодов. Возможно вследствие таких изменений в конце мезозоя были сформированы покритосім'яні. Одновременно с появлением биологического мира на суше начали формироваться почвы.

4. Антропогенное этап (40 000 - наше время). Хотя человек появилась значительно раньше ее влияние на географическую оболочку был опосредован. После последнего (Вюрмського) оледеніння появился человек разумный, с этого момента идет отсчет антропогенного этапа развития географической оболочки.

Еволюція географічної оболонки

Антропогенний етап (40 000 - наш час) Вплив людини на географічну оболонку почав почався 2,5 млн. років тому, а можливо і раніше. Тривалий час вплив людини на природу було незначним, збір плодів і полювання не виділяли людини з навколишнім органічного світу, якісний стрибок у розвитку і масштаби впливу на навколишнє середовище виник лише після оволодіння людиною вогнем. В Африці знайдені сліди користування вогнем, що датуються 1,42 млн. років тому. Використовуючи під час полювання підпали лісів і степу людина вже впливала на ландшафт (заважаючи просування і існування лісу). В той час, як формування великих саванових ландшафтів ставиться саме до нижнього палеоліту.

У антропогенного етапі розвитку географічної оболонки виділяють три періоди: древніший, стародавній, новий.

Стародавнє (40000-10000р) вміння користуватися вогнем, будувати житла, шити одяг сприяли розселення людини майже по всіх кліматичних зонах. До кінця періоду (палеоліту) значно скоротилися популяції деяких тварин, одним з факторів цього зменшення була діяльність людини. Вимирання мамонтів і шерстистих носорогів на Російській рівнині було обумовлено діяльністю людини, що і призвело до зменшення ролі полювання в житті людини на території Європи.

Численні наслідки життєдіяльності людини знайдені на території Середземномор'я це купи раковин у вигляді валиків висотою до 5 м., що зустрічаються по всьому африканського узбережжя.

Давній (10000-3000 г) збігається з мезолітом (кам'яний) і неолітом (бронзовий). Природні умови цього періоду більш сприятливі, ніж у минулому через потепління і догляд льодовика. В цей час були винайдені спочатку кам'яна, а потім бронзовий сокиру, в неоліті глиняний посуд. Разом з полюванням і збиранням виникає рибальство, тваринництво і землеробство. Виникнення скотарства значно збільшило вплив на природні ландшафти (там де рослинність не було спалено під час полювання вона виїдалась худобою). На думку французького вченого саме розведення кіз знищило родючі землі Північного Середземномор'я, оскільки кози виривають траву разом з коріннями, а коли не вистачає корму вони їдять гілки дерев.

У другій половині стародавнього періоду на Близькому Сході виникають перші рабовласництва держави (Єгипетського, Асирія, Вавилон) до того ж часу відноситься і поява перших міст, які значно змінили навколишній ландшафт. За 4000 - 6000 років до нашої ери виникли нафтові промисли.

Новий період (3000років того - наші дні) початок залізного століття. На початку першого тисячоліття залізо повністю витісняє з матеріальної сфери камінь (що не вдалося зробити бронзі). З появою заліза виникає поділ праці, більш активно ведеться вплив на природу. Новий період хоча і не настільки тривалий як попередні але зумовлює більший вплив на середу ніж попередні. До цього антропогенні комплекси були маленькими вкрапленнями в природних ландшафтах, а на початку XXI століття ситуація докорінно змінилася, і антропогенні комплекси є домінуючими в ландшафтній оболонці. Таким революційних змін у географічній оболонці сприяли: зростання чисельності населення планети і швидкий розвиток науково-технічного прогресу. Винахід в XVIII столітті парового двигуна, а потім і застосування електроенергії призвели до кратного збільшення масштабів впливу людини на навколишнє середовище. Найбільшого впливу людини зазнав органічний світ, за підрахунками американських учених залізну добу лісу покривали 47 % території суші, а в кінці ХХ століття менше 20 %. Чотириста років тому на Землі налічувалося 4226 видів ссавців, до нашого часу 36 з них - вимерли і 120 знаходяться на межі вимирання. З 8684 видів птахів вимерло 94, на межі вимирання знаходиться 187 видів. За цей час вимерли такі види тварин як тур, морська корова, тарпан. На тлі вимирання диких тварин йшло катастрофічне підвищення чисельності худоби, що у свою чергу призвело великого пасовищного навантаження на природні ландшафти. Наслідком цього стало розвіювання пєсков в пустелях і напівпустелях, формування карстових ландшафтів на узбережжі Середземного моря, поширення чагарникових пустошів тайги. В результаті освоєння степу з'явився новий природний феномен - чорні пилові бурі. У 1934 році в США (на території великих рівнин) за один день було знесено близько 300 млн. тонн родючого ґрунту, з'явився новий тип ландшафту - бедленд. Вирубка лісів призвела тому що пониження рівня грунтових вод і до обміління річок, в глобальному щодо вплив людини призвела до тотальної юридизації клімату (за В.В. Докучаєвим). Певні кошти були проведені також для відродження органічного світу у Франції штучно кількість лісів з 1850 до 1950 була підвищена на 6 %, з іншого боку штучні лісу на відміну від природних складаються з сосни (природні з бука і дуба). В зонах з аридним кліматом навколо оаз сформувалися винятково родючі типи ґрунтів - агроіригаційні. Під час нового періоду людина вперше вийшла за горизонтальні кордону ландшафтної оболонки.

Деякі вчені виділяють окремо етап оволодіння людиною атомної енергії і дослідження космосу.

З 1961 по 1985 було видобуто 51 % заліза, від того, що було видобуто протягом всієї історії людства, 47 % вугілля і 77 % нафти (за Л.В. Таусон).