Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Реферат по основам экологии

На тему: "Эволюция и состав атмосферы Земли"

Содержание

• Введение
• 1. Зарождение Земли
• 2. Появление атмосферы
• 3. Нынешний состав
• 4.Тенденции изменения
• 5. Причины изменения газового состава атмосферы
• 6. Следствия изменения газового состава атмосферы
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Атмосфера - газовая оболочка Земли, именно благодаря атмосфере стало возможным зарождение и дальнейшее развитие жизни на нашей планете.

Атмосфера начала образовываться вместе с формированием Земли. В процессе эволюции планеты и по мере приближения ее параметров к современным значениям произошли принципиально качественные изменения ее химического состава и физических свойств.

Значение атмосферы для Земли колоссально - исчезнет атмосфера, исчезнет планета. Но последнее время с экранов телевизоров и динамиков радиоприемников мы все чаще и чаще слышим о проблеме загрязнения атмосферы, о проблеме разрушения озонового экрана, о губительном воздействии солнечной радиации на живые организма и человека в том числе. То тут то там происходят экологические катастрофа оказывающие в различной степени негативное воздействие на земную атмосферу непосредственно влияя на её газовый состав. К сожалению, приходиться констатировать, что атмосфера с каждым годом промышленной деятельности человека становиться всё меньше и меньше пригодной для нормальной жизнедеятельности живых организмов.

1. Зарождение Земли

Прежде чем говорить о происхождении планеты Земля, необходимо осветить вопрос о происхождении всей Солнечной системы в целом. Иммануил Кант (1755 г.) считал, что Солнечная система возникла при эволюционном развитии холодной пылевой туманности, в центре образовалось Солнце, в периферийных частях - планеты. Этой же теории придерживался и французский математик Лаплас. Но были еще и другие версии образования Солнечной системы. По теории О.Ю. Шмидта планеты образовались в результате выброса Солнцем огромного протуберанца, ставшего следствием столкновения Солнца с каким-либо космическим объектом. По третьей теории Солнце захватило облако, вследствие чего образовались планеты.

Большинство ученых считает, что Солнце и планеты образовались около 4,6 миллиардов лет назад из огромного облака твердых крошечных частиц и газов, называющегося туманностью. Твердые частицы и часть газа остались от прежних уже погасших звезд. Повинуясь собственной внутренней силе притяжения, туманность начала, вращаясь, сжиматься. Частицы вещества, сталкиваясь на невероятной скорости в центре туманности, выделяли столько теплоты, что родилась сверкающая звезда Солнце. Остальная часть туманности образовала вокруг Солнца кольцо, столкновения частиц внутри которого привели к образованию планет. Некоторое время планеты были раскалены. Так, наряду с другими, образовалась и наша планета.

2. Появление атмосферы

В догеологическое время, в фазу расплавления внешней сферы земного шара, огромные массы выделявшихся газов образовали первичную атмосферу Земли. Основными компонентами выделявшихся из недр Земли газов были углекислый газ и водяной пар. Состав первичной атмосферы Земли, образовавшейся за счет выделения газов и воды при расплавлении планетного вещества, был сходен по составу с компонентами вулканических извержений современности. Газы, выделяющиеся из современных вулканов, содержат преимущественно водяной пар. В составе газов базальтовых лав, например, гавайских вулканов с температурами до 1200 С. водяной пар составляет 70-80% по объему. Вторым по значению компонентом, составляющим атмосферу, является углекислый газ. В газах из вулканических лав СО₂ содержится от 6 до 15%. Атмосфера того времени состояла главным образом из водяного пара с существенной примесью углекислого газа. В фазу расплавления внешней сферы земного шара практически вся гидросфера находилась в составе атмосферы. В эту фазу выделившийся водяной пар, охлаждаясь на большой высоте, образовывал густой облачный покров и интенсивные дождевые осадки. Однако падающие из облаков капли воды на некоторой высоте над поверхностью планеты, где температура воздуха была выше 100°С, превращались в пар, который снова поднимался вверх. Над раскаленной поверхностью Земли функционировал своеобразный круговорот воды: пар - дождевые осадки - пар, т. е. мощный парниковый эффект, аналогично наблюдаемый ныне на Венере. Круговорот воды в природе, локализованный в первичной атмосфере Земли вблизи температурного уровня 100°С, практически не оказывал влияния на общий ход эволюции планеты и на развитие ее поверхности. Но это были предпосылки могучего круговорота воды на Земле, который сформировался позже и имел огромное влияние на развитие природной среды и планеты в целом. После охлаждения земной поверхности до температуры ниже 100°С произошел переход атмосферного водяного пара в жидкую воду. На сухой и очень горячей тогда земной поверхности образовался сток, речная сеть и возникли водоемы. Земная поверхность стала сильно обводненной и начала подвергаться интенсивному воздействию водных потоков. Этот этап и явился началом геологической истории.

Изменения температурных условий на Земле, а вслед за этим и всей природной обстановки не могли не отразиться и на атмосфере. Изъятие из атмосферы огромного количества воды и образование поверхностного стока и водоемов оказали огромное влияние на состав и эволюцию воздушной среды. Из водной атмосферы она превратилась в основном в углекислую, в которой водяной пар из господствующего компонента превратился во второстепенный.

Образование на земной поверхности крупных водоемов оказало воздействие на дальнейшую эволюцию атмосферы, в которой началось быстрое уменьшение содержания углекислого газа. СО₂ легко растворяется в воде, и основная его часть была поглощена ею. Во много раз уменьшилось и давление атмосферы. Природные условия на Земле резко изменились. Природная среда на нашей планете стала непохожей на ту, что была у нее в ранние фазы истории.

Дальнейшая эволюция атмосферы связана главным образом, с появлением и развитием органического мира, прежде всего растительности.

3. Нынешний состав

В настоящее время Земля обладает атмосферой массой примерно 5,15*10¹⁸ кг, т.е. менее милионной доли массы планеты. Вблизи поверхности она содержит 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,94% инертных газов, 0,03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы. Давление и плотность в атмосфере убывают с высотой. Половина воздуха содержится в нижних 5,6 км, а почти вся вторая половина сосредоточена до высоты 11,3 км. На высоте 95 км плотность воздуха в миллион раз ниже, чем у поверхности. На этом уровне и химический состав атмосферы уже иной. Растет доля легких газов, и преобладающими становятся водород и гелий. Часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу. Выше 1000 км находятся радиационные пояса. Их тоже можно рассматривать как часть атмосферы, заполненную очень энергичными ядрами атомов водорода и электронами, захваченными магнитным полем планеты.

В сегодняшнем химическом составе атмосферы преобладает азот и кислород. Представительство таких элементов как углекислый газ, аргон и других инертных газов очень мало, в общей сложности около 1%, но минимальное изменение их содержания может оказать серьёзное влияние на жизнь нашей планеты.

Доминирующие газы. Кислород. Кислород является одним из основных газов атмосферы (почти 21%), наиболее важен для жизни на планете. Атмосфера содержит порядка 10¹⁵ тонн свободного кислорода, тогда как в земной коре его наверняка больше 10¹⁹ тонн. Самый распространенный элемент на Земле.

Именно благодаря нему возможно дыхание живых организмов. Кислород химически активен, легко вступает в реакции со многими химическими элементами и соединениями. Известны три изотопа кислорода - ¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O. В обычных условиях их содержание в атмосфере составляет соответственно (%) 99,74, 0,04 и 0,20. "Сильнейшим окислителем является трехатомное соединение кислорода - озон (О₃). Он составляет в атмосфере незначительную примесь". На высоте примерно 22 - 25 км озон достигает максимальной концентрации - озоновый экран, который поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца (0,29 микрона), губительное для всего живого.

Азот - одна из основных компонент органической материи, и ввиду того, что он химически гораздо менее активен, чем кислород, необходимы особые условия для образования соединений азота и для усвоения его живыми организмами. Эти условия еще пока недостаточно изучены. Азот - самый распространенный газ в атмосфере, около 78%. Азот атмосферы играет огромную роль в геохимических процессах, активно участвуя в дифференциации минерального вещества, с одной стороны, в синтезе органических веществ - с другой. Последнее обеспечивается биохимическими реакциями. Известно, что азот участвует в фотосинтезе, синтезе белков и нуклеиновых кислот. Следовательно, без азота жизнь в том виде, в котором мы её знаем, невозможна.

Углерод в земной атмосфере в основном представлен углекислым газом (CO₂). Углекислый газ необходим растениям, так как используется ими для дыхания. Содержание CO₂ в атмосфере так же влияет на тепловой баланс Земли. Деятельность человека (сжигание угля и нефти) ведет к повышению его концентрации.

Водяной пар играет главную роль в образовании парникового эффекта. Водяной пар пропускает коротковолновую солнечную радиацию, и поглощает длинноволновое излучение Земли. С ним связано образование облачных систем.

4.Тенденции изменения

Нет единого мнения о природе и характере изменений в составе атмосферы за последние 1000 миллионов лет. Геологические процессы (вулканическая активность, образование известняков и угля) должны были оказать определенное влияние на состав атмосферы. И есть основания предполагать, что в течение последних 300 миллионов лет количество кислорода и углекислого газа, поскольку эти газы связанны с вышеупомянутыми процессами, колебалось значительно относительно теперешнего уровня.

Такое изменение содержания CO₂, конечно, вызвано деятельностью человека - сжигание угля. Начиная с 1900 года, количество сжигаемого топлива удваивается каждые 10 лет. Так как уголь состоит на 90% из углерода, при горении соединяющегося с кислородом, то в атмосфере увеличивается количество углекислого газа.

Содержание парниковых газов в атмосфере напрямую зависит от периодов потепления на нашей планете. Была установлена корреляция между периодами потепления и содержанием в атмосфере углекислого газа и метана. 18 тысяч лет назад, в эпоху максимального обледенения, когда ледовый панцирь покрывал всю северную половину Европы и Северной Америки, содержание парниковых газов было меньше.

За последние 850 лет на Земле произошло пять ледниковых периодов, когда температуры на Земле опускались на 3 C ниже нынешних.

В основном, более или менее сильные изменения газового состава атмосферы происходило в последние два века, ведь именно в этот период человечество осуществило существенные шаги в своём техническом развитии. Особенно сильно сказался на атмосфере приход НТР (Научно Техническая Революция).

Деятельность человека начала воздействовать на атмосферу в начале XIX в. вследствие развития тяжелой промышленности. Дым тысяч заводских труб, сажа миллионов угольных каминов в городских домах затянули небо смогом.

Проблема смога существует во многих странах и сейчас.

5. Причины изменения газового состава атмосферы

атмосфера земля химический газовый

Существует масса причин изменения газового состава атмосферы - первое, и самое главное это деятельность человека.

Второе, как ни странно, - деятельность самой природы.

а) антропогенное воздействие. Деятельность человека оказывает разрушающее действие на химический состав атмосферы. При производстве в окружающую среду выбрасывается углекислый газ и ряд других парниковых газов. Особенно опасен выброс CO ₂ различными заводами и предприятиями. Все крупнейшие города, как правило, лежат в слое плотного тумана. И не от того, что часто расположены в низинах или у воды, а из-за ядер конденсации, сосредоточенных над городами. В некоторых местах воздух настолько загрязнен частицами выхлопных газов и промышленных выбросов, что велосипедисты вынуждены надевать маски. Эти частицы служат ядрами конденсации для тумана. Так же губительное воздействие оказывают выхлопные газы автомобилей, содержащие оксид азота, свинец, а также большое количество диоксида углерода (углекислого газа).

Одной из главных особенностей атмосферы является наличие озонового экрана. Фреоны - фтор содержащие химические элементы, широко используются в производстве аэрозолей и холодильников, оказывают сильное воздействие на озоновый экран, разрушая его.

Ежегодно под пастбища вырубаются тропические леса на территории, равной площади Исландии, - в основном в бассейне реки Амазонки (Бразилия). Это может привести к сокращению количества осадков, т.к. количество влаги, испаряемой деревьями, сокращается. Вырубка лесов способствует и усилению парникового эффекта, ведь растения поглощают углекислый газ.

б) естественное воздействие. И природа вносит свою лепту в историю атмосферы Земли, в основном, запыляя её. Огромные массы пыли поднимают в воздух ветры пустынь. Она заносится на большую высоту и может разнестись очень далеко. Возьмем ту же Сахару. Мельчайшие частицы каменистых пород, поднятые здесь в воздух, закрывают горизонт, сквозь пыльное покрывало тускло светит Солнце. Но опасны не только ветры.

В августе 1883 года на одном из островов Индонезии разразилась катастрофа - взорвался вулкан Кракатау. При этом около семи кубических километров вулканической пыли было выброшено в атмосферу. Ветры разнесли эту пыль на высоту 70-80 км. Лишь спустя годы эта пыль осела.

Так же причиной появления огромного количества пыли в атмосфере являются падающие на Землю метеориты.

При попадание на земную поверхность, они поднимают в воздух огромные массы пыли.

Так же в атмосфере периодически то появляются, то исчезают озоновые дыры - дыры в озоновом экране. Многие ученые считают это явление естественным процессом развития географической оболочки Земли.

6. Следствия изменения газового состава атмосферы

Вследствие промышленной деятельности человека и природы атмосфера Земли загрязняется различными веществами начиная от пыли и заканчивая сложными химическими соединениями. Итогом этого служит прежде всего глобальное потепление климата и разрушение озонового экрана планеты. Малые изменения в химическом составе атмосферы кажутся незначительными для атмосферы в целом. Но следует напомнить, что редкие газы, входящие в состав атмосферы, могут оказать значительное влияние на климат и погоду.

а) Озоновый экран. Разрушение озонового экрана происходит под действием фтор содержащих компонентов, которые содержаться в аэрозолях и холодильниках. Попадая в атмосферу, вступают в химическую реакцию с озоном, разрушая его. Разрушение озонового экрана ведет к неизбежной гибели всего живого на планете от ультрафиолетового излучения Солнца

б) Потепление климата. Некоторые ученые, например, считают, что в последние годы с возрастанием углекислого газа изменился тепловой баланс атмосферы, ибо Земля стала больше поглощать инфракрасной радиации, уменьшился уход тепла от Земли в космос, и повысилась средняя температура природного слоя воздуха. Некоторые исследователи оценивают повышение температуры в 0,01 C в год. Это свидетельствует о тесной связи температуры Земли с химическим составом атмосферы. Повышение температуры ведет к потеплению климата, что ведет к таянию ледников Антарктики и Антарктиды, а как следствие повышение уровня мирового океана и затоплению прибрежных районов.

Глобальное потепление климата возможно в результате парникового эффекта. Вследствие парникового эффекта произойдет заметное смещение климатических поясов. В результате некоторые крупные регионы мира станут теплее и суше, а другие - теплее и влажнее.

Предположительно, что к 2050 году температура на Земле в среднем повыситься на 2 градуса, поэтому можно смело говорить о глобальном потеплении климата на планете Земля.

Заключение

Таким образом, состав атмосферы не оставался постоянным, а изменялся во времени, чутко реагируя на события и явления, происходящие на земной поверхности. Химический состав первичной атмосферы в корне не похож на состав атмосферы наших дней.

В результате активной промышленной деятельности человека существенные изменения в газовом составе атмосфере происходили лишь в последние два столетия, но даже и столь незначительного времени хватило для сильного загрязнения атмосферы и начала разрушения озонового экрана планеты.

Главное следствие всех этих изменений - глобальное потепление климата на Земле. В среднем, установлено, что примерно к 2050 году среднегодовая температура повыситься на два градуса, что должно привести к повышению уровня мирового океана, и затоплению прибрежных районов материков.

Как не прискорбно это осознавать, но тенденции удручающие. В ближайшие 1000 лет возможно сильнейшее усиление парникового эффекта и следствием этого будет не только таяние вековых бедняков, но и вымирание живых организмов.

Список использованной литературы

• 1. Акимова, Т.А., Хаскин, В.В. Экология / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин; Под ред. В.В.Хаскина. - М.: Юнити, 1998. - 455 с.
• 2. Богданкевич О. В. Лекции по экологии. -- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 208 с.
• 3. Валова (Копылова), В.Д. Основы экологии / В.Д.Валова (Копылова). - М.: Дашков и К, 2001. - 220 с.
• 4. Горелов, А.А. Экология / А.А. Горелов. - М.: Юрайт-М, 2001. - 312 с.
• 5. Демина, Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды. - М. : Аспект Пресс, 1995. - 143 с.
• 6. Круковский, В.П. Экология и охрана водных ресурсов / В.П. Круковский. - Мн.: Ураджай, 2000. - 95 с. (Учебники и учебные пособия для средних специальных учебных заведений).
• 7. Кузнецов, Г.А. Экология и будущее. - М.: Изд-во МГУ, 1988. - 440 с.
• 8. Новиков, Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - М.: Фаир, 1998. - 560 с.
• 9. Маврищев, В.В. Основы экологии / В.В. Маврищев. - Мн.: Выш. шк., 2007. - 447 с.
• 10. Маврищев, В.В. Экология / В.В. Маврищев, Г.С. Сачек. - Мн.: [Акад. МВД Респ. Беларусь], 2004. - 248 с.
• Размещено на Allbest.ru