ЭКОЛОГИЯ ЧАСТЬ 2
Считают, что
с определенного момента атмосфера и гидросфера стали быстро
пополняться газами, выделявшимися при вулканических
извержениях и излияниях лав, а также при дегазации в риф-
товых долинах. Возникшая атмосфера была почти полностью
лишена кислорода и потому имела восстановительный характер.
Выбрасываемый вулканами и выделявшийся при дегазации
диоксид углерода вместе с водяным паром обеспечили
парниковые условия, что отразилось на ходе эволюции Земли.
Пополнение гидросферы нашей планеты водой вследствие
непрерывной дегазации вещества мантии шло постоянно, но
234 Глава 7. БИОСФЕРА
с разной интенсивностью. В период
«белого пятна времени»1
шел медленный рост за счет юве-
нильных2 вод, а затем в течение
примерно 1 млрд лет гидросфера
росла достаточно быстро
(рис. 7.14). В последние 2,5—
2 млрд лет она стабилизировалась.
В это время срединно-оке-
анические хребты и часть воды
была затрачена на серпентини-
зацию3 нижнего слоя океанической
коры, в результате чего вода,
пополнявшая гидросферу
(вместе с углекислым газом),
оказалась химически связанной
оливином4.
После преобразований океанической
коры вновь начался
рост массы океана, но примерно 1 млрд лет назад она приблизилась
к современной, и темпы роста ее сильно замедлились.
Процесс изменения массы гидросферы за счет дегазации тесно
связан с эволюцией недр Земли и определяется скоростью роста
плотного ядра планеты за счет сепарации в нем соединений
железа.
1 Период эволюции Земли 4,6—4 млрд лет на уровне современного
знания заполнен только физически непротиворечивыми гипотезами и
предположениями и потому назван «белым пятном времени».
2 Ювенильные (первичные) — воды дегазирующейся магмы, впервые
вступающие в круговорот воды на Земле. Экспериментально установлено,
что лавы, формирующие базальты, содержат до 7% мае. воды, основная
часть которой выделяется при остывании.
3 Серпентинизация — многостадийный процесс изменения (гидратации
— химической реакции с участием воды) природных магнезиальных
силикатов (оливин и другие) с переходом в серпентин — минерал из класса
силикатов, по кристаллической структуре относящийся к слоистым
силикатам. Процесс протекает под воздействием термальных водных
растворов.
4 Оливин — магниево-железистый силикат (Mg, Fe)2[Si04], являющийся
главным минералом ультраосновных пород мантии Земли. Он используется
для изготовления огнеупорных кирпичей, в ювелирном деле
и других областях.
Время, млрд лет
Рис. 7.14. Изменение массы М
воды в гидросфере и земной коре
(по О. Г. Сорохтину): 1 — дегазированной
из мантии; 2 —
в гидросфере; 3 — связанной
в океанической коре; 4 — связанной
в континентальной коре
7.2. Геосферные оболочки Земли 235
Далеко не вся поступающая из недр Земли вода остается
в составе гидросферы. Одна часть воды затрачивается на сер-
пентинизацию вновь образующихся порций океанической коры,
а другая вместе с осадочными толщами, накопившимися
на ложе океана, погружается снова в недра Земли в зонах суб-
дукции.
В процессе переплавки океанической коры после ее погружения
в недра Земли вода играет важную роль, так как водо-
насыщенные силикатные слои плавятся при температурах
около 700 °С, тогда как сухие при более 1000 °С.
На протяжении всей истории нашей планеты шло перемещение
морских вод из исчезавших океанов во вновь возникавшие.
В современных океанах движущаяся подобно конвейеру
океаническая кора в целом моложе самих океанов. Максимальный
возраст ложа океанов 150 млн лет, а обычно оно значительно
моложе. В наши дни общий баланс прихода и расхода
воды на Земле за счет геологического круговорота остается
положительным и масса гидросферы непрерывно возрастает.
7.2.3.2. Мировой океан
Океаны и моря отождествляют с гидросферой неслучайно
— они образуют ее основную массу или более 90%. Водный
годовой баланс Мирового океана приведен в табл. 7.6.
Таблица 7.6
Годовой баланс воды в Мировом океане
Элементы прихода
Атмосферные
осадки
Сток рек
Подземный сток
(минуя реки)
Талые воды полярных
областей
Итого
Количество,
км3
407 200
40 000
2400
3000
452 600
Элементы
расхода
Испарения
Итого
Количество,
км3
452 600
452 600
Рельеф дна. В середине XX в. с помощью эхолотов, автоматически
измерявших глубину океана, составлена подробная
236 Глава 7. БИОСФЕРА
карта рельефа дна. Она начинается с полой материковой отмели
или шельфа (от англ. shelf — полка), где глубина медленно
увеличивается до 200 м. В среднем мелководная область вокруг
материков простирается на 80 км. Далее дно имеет крутой
континентальный склон с уклоном 3—5°, доходящий до
глубин 2500 м. У побережья Цейлона средний уклон достигает
30°. В конце концов дно переходит в океаническое ложе —
абиссаль с узкими глубоководными желобами, широкими трещинами
— рифтами, срединноокеаническими и иными хребтами
и обширными котлованами.
Почти гладкие равнины ложа с глубинами 3,7—6 км занимают
около 76% площади Мирового океана. Высота горных
хребтов измеряется от сотен до нескольких тысяч метров, местами
они выступают над водой в виде островов. Самые высокие
из них — Азорские острова в Северной Атлантике высотой
2500 м над водной поверхностью и около 9000 м относительно
дна океана. Высокие горы и глубокие впадины океанского дна
занимают всего около 1% земной поверхности.
Рельеф поверхности. Поверхность океана совсем не идеально
гладкая, и местами на ней есть горы и впадины. Так,
к югу от острова Шри-Ланка уровень воды опущен на 100 м,
а у острова Новая Гвинея поднят почти на 80 м относительно
земного эллипсоида. Северная часть Атлантики представляет
собой плато высотой 67 м, а знаменитый Бермудский треугольник
— нечто вроде котла глубиной в несколько десятков
метров.
Кроме такого постоянного «рельефа», обусловленного гравитационными
силами, на поверхности океана все время возникает
и разрушается переменный «рельеф» в виде волн той
или иной высоты и длины. Волны генерируют в основном ветры,
хотя волнение наблюдается и без них. Они докатываются
в зоны штиля из районов, где бушует буря, и называются зыбью.
Причинами волн также являются приливы, изменения атмосферного
давления, извержения подводных вулканов, землетрясения
и др.
Температура и вертикальная структура океана. Вода наиболее
сильно поглощает солнечную энергию среди всех прочих
разновидностей поверхности Земли. Способность Мирового
океана улавливать теплоту в несколько раз больше, чем у суши.
От поверхности океана отражается только 8% солнечной
радиации. Из-за особых тепловых свойств воды, включая уникально
высокую теплоемкость, океан является накопителем
солнечной энергии на планете. Нагрев происходит в основном
7.2. Геосферные оболочки Земли 237
в экваториальном поясе примерно от 15° ю. ш. до 30° с. ш.,
а в более высоких широтах обоих полушарий теплота отдается.
Основные переносчики накопленной солнечной теплоты —
поверхностные течения океана.
Средняя температура поверхности океана составляет
+17,8 °С, самая «горячая» поверхность — у Тихого океана,
+19,4 °С, а самая холодная — подо льдом Северного Ледовитого
океана, -0,75 °С. В среднем температуру поверхности Мирового
океана оценивают примерно на 3,6 °С выше, чем температуру
воздуха у поверхности Земли. Если бы можно было равномерно
перемешать океан, то его средняя температура
составляла всего 5,7 °С, однако быстро это сделать невозможно,
и в этом заключается одна из причин стабильности температуры
у поверхности Земли. Ветры, волнения и бури в течение
года перемешивают слой воды в океане лишь до глубин
100—200 м. Таким образом, формируется верхний относительно
тонкий слой — слой перемешивания, имеющий достаточно
однородные характеристики температуры и солености по глубине
1.
Под слоем перемешивания в сравнительно тонком слое воды
температура резко, почти скачком, падает на несколько
градусов, поэтому он назван слоем скачка или сезонным термоклином.
Ниже слоя скачка температура воды плавно опускается
до глубины 1500 м, а соответствующий слой называют
главным термоклином. В нем также происходит перемешивание,
но очень медленно. Ниже 1500 м в слое, называемом глубинным,
температура почти постоянна и меняется в пределах
от 3 до 1 °С.
Продвижение вертикально вниз от слоя перемешивания,
через сезонный и главный термоклины к глубинному слою сопровождается
постоянным падением температуры и увеличением
плотности воды, что обеспечивает большую устойчивость
системы. Перемешивание нигде не прекращается, оно лишь
сильно замедляется с глубиной.
Солевой состав.
с определенного момента атмосфера и гидросфера стали быстро
пополняться газами, выделявшимися при вулканических
извержениях и излияниях лав, а также при дегазации в риф-
товых долинах. Возникшая атмосфера была почти полностью
лишена кислорода и потому имела восстановительный характер.
Выбрасываемый вулканами и выделявшийся при дегазации
диоксид углерода вместе с водяным паром обеспечили
парниковые условия, что отразилось на ходе эволюции Земли.
Пополнение гидросферы нашей планеты водой вследствие
непрерывной дегазации вещества мантии шло постоянно, но
234 Глава 7. БИОСФЕРА
с разной интенсивностью. В период
«белого пятна времени»1
шел медленный рост за счет юве-
нильных2 вод, а затем в течение
примерно 1 млрд лет гидросфера
росла достаточно быстро
(рис. 7.14). В последние 2,5—
2 млрд лет она стабилизировалась.
В это время срединно-оке-
анические хребты и часть воды
была затрачена на серпентини-
зацию3 нижнего слоя океанической
коры, в результате чего вода,
пополнявшая гидросферу
(вместе с углекислым газом),
оказалась химически связанной
оливином4.
После преобразований океанической
коры вновь начался
рост массы океана, но примерно 1 млрд лет назад она приблизилась
к современной, и темпы роста ее сильно замедлились.
Процесс изменения массы гидросферы за счет дегазации тесно
связан с эволюцией недр Земли и определяется скоростью роста
плотного ядра планеты за счет сепарации в нем соединений
железа.
1 Период эволюции Земли 4,6—4 млрд лет на уровне современного
знания заполнен только физически непротиворечивыми гипотезами и
предположениями и потому назван «белым пятном времени».
2 Ювенильные (первичные) — воды дегазирующейся магмы, впервые
вступающие в круговорот воды на Земле. Экспериментально установлено,
что лавы, формирующие базальты, содержат до 7% мае. воды, основная
часть которой выделяется при остывании.
3 Серпентинизация — многостадийный процесс изменения (гидратации
— химической реакции с участием воды) природных магнезиальных
силикатов (оливин и другие) с переходом в серпентин — минерал из класса
силикатов, по кристаллической структуре относящийся к слоистым
силикатам. Процесс протекает под воздействием термальных водных
растворов.
4 Оливин — магниево-железистый силикат (Mg, Fe)2[Si04], являющийся
главным минералом ультраосновных пород мантии Земли. Он используется
для изготовления огнеупорных кирпичей, в ювелирном деле
и других областях.
Время, млрд лет
Рис. 7.14. Изменение массы М
воды в гидросфере и земной коре
(по О. Г. Сорохтину): 1 — дегазированной
из мантии; 2 —
в гидросфере; 3 — связанной
в океанической коре; 4 — связанной
в континентальной коре
7.2. Геосферные оболочки Земли 235
Далеко не вся поступающая из недр Земли вода остается
в составе гидросферы. Одна часть воды затрачивается на сер-
пентинизацию вновь образующихся порций океанической коры,
а другая вместе с осадочными толщами, накопившимися
на ложе океана, погружается снова в недра Земли в зонах суб-
дукции.
В процессе переплавки океанической коры после ее погружения
в недра Земли вода играет важную роль, так как водо-
насыщенные силикатные слои плавятся при температурах
около 700 °С, тогда как сухие при более 1000 °С.
На протяжении всей истории нашей планеты шло перемещение
морских вод из исчезавших океанов во вновь возникавшие.
В современных океанах движущаяся подобно конвейеру
океаническая кора в целом моложе самих океанов. Максимальный
возраст ложа океанов 150 млн лет, а обычно оно значительно
моложе. В наши дни общий баланс прихода и расхода
воды на Земле за счет геологического круговорота остается
положительным и масса гидросферы непрерывно возрастает.
7.2.3.2. Мировой океан
Океаны и моря отождествляют с гидросферой неслучайно
— они образуют ее основную массу или более 90%. Водный
годовой баланс Мирового океана приведен в табл. 7.6.
Таблица 7.6
Годовой баланс воды в Мировом океане
Элементы прихода
Атмосферные
осадки
Сток рек
Подземный сток
(минуя реки)
Талые воды полярных
областей
Итого
Количество,
км3
407 200
40 000
2400
3000
452 600
Элементы
расхода
Испарения
Итого
Количество,
км3
452 600
452 600
Рельеф дна. В середине XX в. с помощью эхолотов, автоматически
измерявших глубину океана, составлена подробная
236 Глава 7. БИОСФЕРА
карта рельефа дна. Она начинается с полой материковой отмели
или шельфа (от англ. shelf — полка), где глубина медленно
увеличивается до 200 м. В среднем мелководная область вокруг
материков простирается на 80 км. Далее дно имеет крутой
континентальный склон с уклоном 3—5°, доходящий до
глубин 2500 м. У побережья Цейлона средний уклон достигает
30°. В конце концов дно переходит в океаническое ложе —
абиссаль с узкими глубоководными желобами, широкими трещинами
— рифтами, срединноокеаническими и иными хребтами
и обширными котлованами.
Почти гладкие равнины ложа с глубинами 3,7—6 км занимают
около 76% площади Мирового океана. Высота горных
хребтов измеряется от сотен до нескольких тысяч метров, местами
они выступают над водой в виде островов. Самые высокие
из них — Азорские острова в Северной Атлантике высотой
2500 м над водной поверхностью и около 9000 м относительно
дна океана. Высокие горы и глубокие впадины океанского дна
занимают всего около 1% земной поверхности.
Рельеф поверхности. Поверхность океана совсем не идеально
гладкая, и местами на ней есть горы и впадины. Так,
к югу от острова Шри-Ланка уровень воды опущен на 100 м,
а у острова Новая Гвинея поднят почти на 80 м относительно
земного эллипсоида. Северная часть Атлантики представляет
собой плато высотой 67 м, а знаменитый Бермудский треугольник
— нечто вроде котла глубиной в несколько десятков
метров.
Кроме такого постоянного «рельефа», обусловленного гравитационными
силами, на поверхности океана все время возникает
и разрушается переменный «рельеф» в виде волн той
или иной высоты и длины. Волны генерируют в основном ветры,
хотя волнение наблюдается и без них. Они докатываются
в зоны штиля из районов, где бушует буря, и называются зыбью.
Причинами волн также являются приливы, изменения атмосферного
давления, извержения подводных вулканов, землетрясения
и др.
Температура и вертикальная структура океана. Вода наиболее
сильно поглощает солнечную энергию среди всех прочих
разновидностей поверхности Земли. Способность Мирового
океана улавливать теплоту в несколько раз больше, чем у суши.
От поверхности океана отражается только 8% солнечной
радиации. Из-за особых тепловых свойств воды, включая уникально
высокую теплоемкость, океан является накопителем
солнечной энергии на планете. Нагрев происходит в основном
7.2. Геосферные оболочки Земли 237
в экваториальном поясе примерно от 15° ю. ш. до 30° с. ш.,
а в более высоких широтах обоих полушарий теплота отдается.
Основные переносчики накопленной солнечной теплоты —
поверхностные течения океана.
Средняя температура поверхности океана составляет
+17,8 °С, самая «горячая» поверхность — у Тихого океана,
+19,4 °С, а самая холодная — подо льдом Северного Ледовитого
океана, -0,75 °С. В среднем температуру поверхности Мирового
океана оценивают примерно на 3,6 °С выше, чем температуру
воздуха у поверхности Земли. Если бы можно было равномерно
перемешать океан, то его средняя температура
составляла всего 5,7 °С, однако быстро это сделать невозможно,
и в этом заключается одна из причин стабильности температуры
у поверхности Земли. Ветры, волнения и бури в течение
года перемешивают слой воды в океане лишь до глубин
100—200 м. Таким образом, формируется верхний относительно
тонкий слой — слой перемешивания, имеющий достаточно
однородные характеристики температуры и солености по глубине
1.
Под слоем перемешивания в сравнительно тонком слое воды
температура резко, почти скачком, падает на несколько
градусов, поэтому он назван слоем скачка или сезонным термоклином.
Ниже слоя скачка температура воды плавно опускается
до глубины 1500 м, а соответствующий слой называют
главным термоклином. В нем также происходит перемешивание,
но очень медленно. Ниже 1500 м в слое, называемом глубинным,
температура почти постоянна и меняется в пределах
от 3 до 1 °С.
Продвижение вертикально вниз от слоя перемешивания,
через сезонный и главный термоклины к глубинному слою сопровождается
постоянным падением температуры и увеличением
плотности воды, что обеспечивает большую устойчивость
системы. Перемешивание нигде не прекращается, оно лишь
сильно замедляется с глубиной.
Солевой состав.