Минералы и горные породы
Как вы уже знаете, Земля состоит из множества химических элементов – кислорода, азота, кремния, железа и т. д. Соединяясь между собой, химические элементы образуют минералы.
Минералы.Большая часть минералов состоит из двух или нескольких химических элементов. Узнать, какое количество элементов содержится в минерале, можно по его химической формуле. Например, галит (поваренная соль) состоит из натрия и хлора и имеет формулу NCl; магнетит (магнитный железняк) – из трех молекул железа и двух кислорода (F3O2) и т. д. Некоторые минералы образованы одним химическим элементом, например: сера, золото, платина, алмаз и др. Такие минералы называют самородными.В природе известно около 40 самородных элементов, на долю которых приходится 0,1 % массы земной коры.
Минералы могут быть не только твердыми, но и жидкими (вода, ртуть, нефть), и газообразными (сероводород, углекислый газ).
Большинство минералов имеют кристаллическое строение. Форма кристалла для данного минерала всегда постоянна. Например, кристаллы кварца имеют форму призмы, галита – форму куба и т. д. Если поваренную соль растворить в воде, а затем выкристаллизовать, то вновь образованные минералы приобретут кубическую форму. Многие минералы обладают способностью расти. Размеры их колеблются от микроскопических до гигантских. Например, на острове Мадагаскар найден кристалл берилла длиной 8 м и диаметром 3 м. Вес его составляет почти 400 т.
По образованию все минералы делятся на несколько групп. Одни из них (полевой шпат, кварц, слюда) выделяются из магмы при ее медленном остывании на больших глубинах; другие (сера) – при быстром остывании лавы; третьи (гранат, яшма, алмаз) – при высоких температурах и давлении на больших глубинах; четвертые (гранаты, рубины, аметисты) выделяются из горячих водных растворов в подземных жилах; пятые (гипс, соли, бурый железняк) образуются при химическом выветривании.
Всего в природе насчитывается более 2500 минералов. Для их определения и изучения большое значение имеют физические свойства, к которым относят блеск, цвет, цвет черты, т. е. следа, оставляемого минералом, прозрачность, твердость, спайность, излом, удельный вес. Например, у кварца форма кристаллов призматическая, блеск стеклянный, спайности нет, излом раковистый, твердость 7, удельный вес 2,65 г/см3, черты не имеет; у галита форма кристалла кубическая, твердость 2,2, удельный вес 2,1 г/см3, блеск стеклянный, цвет белый, спайность совершенная, вкус соленый и т. д.
Из минералов наиболее известны и широко распространены 40–50, которые называют породообразующими (полевой шпат, кварц, галит и пр.).
Горные породы.Данные породы представляют собой скопление одного или нескольких минералов. Мрамор, известняк, гипс состоят из одного минерала, а гранит, базальт – из нескольких. Всего в природе насчитывается около 1000 горных пород. В зависимости от происхождения – генезиса – горные породы подразделяются на три основные группы: магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические породы.Образуются при остывании магмы; кристаллического строения, не имеют слоистости; не содержат остатков животных и растений. Среди магматических пород различают глубинные и излившиеся. Глубинные породы образовались в глубине земной коры, где магма находится под большим давлением и ее остывание происходит очень медленно. Примером глубинной породы может служить гранит – наиболее распространенная кристаллическая порода, состоящая в основном из трех минералов: кварца, полевого шпата и слюды. Цвет гранитов зависит от цвета полевого шпата. Чаще всего они серые или розовые.
При излиянии магмы на поверхность образуются излившиеся породы. Они представляют либо спекшуюся массу, напоминающую шлак, либо стекловидную, тогда их называют вулканическим стеклом. В отдельных случаях образуется мелкокристаллическая порода типа базальта.
Осадочные породы.Покрывают примерно 80 % всей поверхности Земли. Для них характерны слоистость и пористость. Как правило, осадочные породы являются результатом накопления в морях и океанах остатков отмерших организмов или снесенных с суши частиц разрушенных твердых пород. Процесс накопления происходит неравномерно, поэтому образуются слои разной мощности (толщины). Во многих осадочных породах находят окаменелости или отпечатки животных и растений.
В зависимости от места образования осадочные породы подразделяют на континентальные и морские. К континентальным породам относятся, например, глины. Глины – измельченный продукт разрушения твердых пород. Они состоят из мельчайших чешуйчатообразных частиц, обладают способностью впитывать воду. Глины пластичны, водоупорны. Цвет их различен – от белого до синего и даже черного. Белые глины используют для производства фарфора.
Континентального происхождения и широко распространенная горная порода – лёсс. Это мелкозернистая, неслоистая порода желтоватого цвета, состоящая из смеси кварца, глинистых частиц, углекислой извести и гидратов окиси железа. Легко пропускает воду.
Морские породы обычно формируются на дне океанов. К ним относят некоторые глины, пески, гравий.
Большая группа осадочных биогенных горных пород образовалась из остатков умерших животных и растений. К ним относят известняки, доломиты и некоторые горючие полезные ископаемые (торф, каменный уголь, горючие сланцы).
Особенно широко в земной коре распространен известняк, состоящий из углекислого кальция. В его фрагментах легко можно заметить скопления мелких раковин и даже скелетов небольших животных. Цвет известняков различный, чаще серый.
Мел также образован из мельчайших раковин – обитателей моря. Огромные запасы этой горной породы находятся в Белгородской области, где по крутым берегам рек можно увидеть выходы мощных слоев мела, выделяющегося своей белизной.
Известняки, в которых имеется примесь углекислого магния, называют доломитами. Известняки имеют широкое применение в строительстве. Из них изготовляют известь для штукатурных работ и цемент. Лучший цемент изготовляют из мергеля.
В тех морях, где раньше обитали животные, имеющие кремневые раковины, и росли водоросли, содержащие кремень, образовалась горная порода трепел. Это легкая, плотная, обычно желтоватая или светло-серая порода, являющаяся строительным материалом.
К осадочным относят также породы, образовавшиеся путем осаждения из водных растворов (гипс, каменная соль, калийная соль, бурый железняк и др.).
Метаморфические породы.Эта группа пород образовалась из осадочных и магматических пород под воздействием высоких температур, давления, а также химических изменений. Так, при действии температуры и давления на глину образуются глинистые сланцы, на песок – плотные песчаники, а на известняки – мрамор. Изменения, т. е. метаморфоз, происходят не только с осадочными породами, но и с магматическими. Под воздействием высоких температур и давления гранит приобретает слоистое строение и образуется новая порода – гнейс.
Высокая температура и давление способствуют перекристаллизации пород. Из песчаников образуется очень прочная кристаллическая порода – кварцит.
Развитие земной коры
Наукой установлено, что более 2,5 млрд лет назад планета Земля была полностью покрыта океаном. Затем под действием внутренних сил началось поднятие отдельных участков земной коры. Процесс поднятия сопровождался бурным вулканизмом, землетрясениями, горообразованием. Так возникли первые участки суши – древние ядра современных материков. Академик В. А. Обручев называл их «древним теменем Земли».
Как только суша поднялась над океаном, на поверхности ее начали действовать внешние процессы. Горные породы разрушались, продукты разрушения сносились в океан и накапливались по его окраинам в виде осадочных горных пород. Толща осадков достигала нескольких километров, и под ее давлением океанское дно начинало прогибаться. Такие гигантские прогибы земной коры под океанами называют геосинклиналями.Образование геосинклиналей в истории Земли идет непрерывно с древнейших времен по настоящее время. В жизни геосинклиналей различают несколько стадий:
– эмбриональная– прогиб земной коры и накопление осадков (рис. 28, А);
– созревания– заполнение прогиба осадками, когда толща их достигает 15–18 км и возникает радиальное и боковое давление;
– складчатости– образование складчатых гор под давлением внутренних сил Земли (процесс этот сопровождается бурным вулканизмом и землетрясениями) (рис. 28, Б);
– затухания– разрушение возникших гор внешними процессами и образование на их месте остаточной холмистой равнины (рис. 28).
Рис. 28.Схема строения равнины, образовавшейся в результате разрушения гор (пунктиром показана реконструкция бывшей горной страны)
Так как осадочные горные породы в области геосинклинали являются пластичными, то в результате возникшего давления они сминаются в складки. Образуются складчатые горы, такие как Альпы, Кавказ, Гималаи, Анды и др.
Периоды, когда в геосинклиналях идет активное образование складчатых гор, называют эпохами складчатости.В истории Земли известно несколько таких эпох: байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская и альпийская.
Процесс горообразования в геосинклинали может охватить и внегеосинклинальные области – области бывших, ныне разрушенных гор. Так как породы здесь жесткие, лишены пластичности, то они не сминаются в складки, а разбиваются разломами. Одни участки поднимаются, другие опускаются – возникают возрожденные глыбовые и складчато-глыбовые горы. Например, в альпийскую эпоху складчатости образовались складчатые горы Памир и возродились Алтайские и Саянские. Поэтому возраст гор определяют не по времени их образования, а по возрасту складчатого основания, который всегда обозначен на тектонических картах.
Геосинклинали, находящиеся на разных стадиях развития, существуют и сегодня. Так, вдоль азиатского побережья Тихого океана, в Средиземном море расположена современная геосинклиналь, переживающая стадию созревания, а на Кавказе, в Андах и других складчатых горах завершается процесс горообразования; Казахский мелкосопочник – это пенеплен, холмистая равнина, образовавшаяся на месте разрушенных гор каледонской и герцинской складчатости. На поверхность здесь выходит основание древних гор – мелкие сопки – «горы-свидетели», сложенные прочными магматическими и метаморфическими породами.
Обширные участки земной коры, обладающие сравнительно малой подвижностью и равнинным рельефом, называют платформами.В основании платформ, в их фундаменте, лежат прочные магматические и метаморфические породы, свидетельствующие о некогда происходивших здесь процессах горообразования. Обычно фундамент покрыт толщей осадочных пород. Иногда породы фундамента выходят на поверхность, образуя щиты.Возраст платформы соответствует возрасту фундамента. К древним (докембрийским) платформам относятся Восточно-Европейская, Сибирская, Бразильская и др.
Платформы – это в основном равнины. Они испытывают преимущественно колебательные движения. Однако в отдельных случаях на них возможно и образование возрожденных глыбовых гор. Так, в результате возникновения Великих африканских разломов произошло поднятие и опускание отдельных участков древней Африканской платформы и образовались глыбовые горы и нагорья Восточной Африки, горы-вулканы Кения и Килиманджаро.
Литосферные плиты и их движение.Учение о геосинклиналях и платформах получило в науке название «фиксизм»,поскольку согласно этой теории крупные блоки коры зафиксированы на одном месте. Во второй половине XX в. многие ученые поддержали теорию мобилизма,в основе которой лежит представление о горизонтальных движениях литосферы. Согласно этой те ории вся литосфера глубинными разломами, достигающими верхней мантии, разбита на гигантские блоки – литосферные плиты. Границы между плитами могут проходить как по суше, так и по дну океанов. В океанах этими границами обычно служат срединные океанические хребты. В этих областях зафиксировано большое количество разломов – рифтов, по которым вещество верхней мантии изливается на дно океана, растекаясь по нему. В тех областях, где проходят границы между плитами, нередко активизируются процессы горообразования – в Гималаях, Андах, Кордильерах, Альпах и т. д. Основание плит находится в астеносфере, и по ее пластическому субстрату литосферные плиты, подобно гигантским айсбергам, медленно перемещаются в разных направлениях (рис. 29). Перемещение плит зафиксировано точнейшими измерениями из космоса. Так, африканский и аравийский берега Красного моря медленно удаляются друг от друга, что позволило некоторым ученым назвать это море «зародышем» будущего океана. Космические снимки позволяют проследить и направление глубинных разломов земной коры.
Рис. 29.Движение литосферных плит
Теория мобилизма убедительно объясняет образование гор, так как для их возникновения необходимо не только радиальное, но и боковое давление. Там, где сталкиваются две плиты, одна из них погружается под другую, а вдоль границы столкновения образуются «торосы», т. е. горы. Этот процесс сопровождается землетрясениями и вулканизмом.
Рельеф земного шара
Рельеф – это совокупность неровностей земной поверхности, различающихся по высоте над уровнем моря, происхождению и т. п.
Эти неровности придают неповторимый облик нашей планете. На формирование рельефа оказывают воздействие как внутренние, тектонические, так и внешние силы. Благодаря тектоническим процессам возникают в основном крупные неровности поверхности – горы, нагорья и т. д., а внешние силы направлены на их разрушение и создание более малых форм рельефа – речных долин, оврагов, барханов и т. д.
Все формы рельефа подразделяют на вогнутые (впадины, долины рек, овраги, балки и т. д.), выпуклые (холмы, горные хребты, вулканические конусы и пр.), просто горизонтальные и наклонные поверхности. Размер их может быть самым разнообразным – от нескольких десятков сантиметров до многих сотен и даже тысяч километров.
В зависимости от масштаба выделяют планетарные, макро-, мезо– и микроформы рельефа.
К планетарным относят выступы материков и впадины океанов. Материки и океаны нередко являются антиподами. Так, Антарктика лежит против Северного Ледовитого океана, Северная Америка – против Индийского, Австралия – против Атлантического и только Южная Америка – против Юго-Восточной Азии.
Глубины океанических впадин колеблются в больших пределах. Средняя глубина составляет 3800 м, а максимальная, отмеченная в Марианской впадине Тихого океана, – 11 022 м. Высшая точка суши – гора Эверест (Джомолунгма) достигает 8848 м. Таким образом, амплитуда высот достигает почти 20 км.
Преобладающие глубины в океане – от 3000 до 6000 м, а высоты на суше – менее 1000 м. Высокие горы и глубоководные впадины занимают всего лишь доли процента поверхности Земли.
Средняя высота материков и их частей над уровнем океана также неодинакова: Северная Америка – 700 м, Африка – 640, Южная Америка – 580, Австралия – 350, Антарктида – 2300, Евразия – 635 м, причем высота Азии 950 м, а Европы – всего 320 м. Средняя высота суши 875 м.
Рельеф дна океана.На дне океана, как и на суше, имеются разнообразные формы рельефа – горы, равнины, впадины, желоба и т. д. Они обычно имеют более мягкие очертания, чем аналогичные формы рельефа суши, так как внешние процессы протекают здесь более спокойно.
В рельефе океанского дна выделяют:
– материковую отмель,или шельф (полка), –мелководная часть до глубины 200 м, ширина которой в ряде случаев достигает многих сотен километров;
– материковый склон – довольно крутой уступ до глубины 2500 м;
– ложе океана,которое занимает большую часть дна с глубинами до 6000 м.
Наибольшие глубины отмечены в желобах,или океанических впадинах,где они превышают отметку 6000 м. Желоба обычно протягиваются вдоль материков по окраинам океана.
В центральных частях океанов располагаются срединные океанические хребты (рифты): Южно-Атлантический, Австралийский, Антарктический и др.
Рельеф суши.Основные элементы рельефа суши – это горы и равнины. Они образуют макрорельеф Земли.
Горойназывают возвышенность, имеющую вершинную точку, склоны, подошвенную линию, поднимающиеся над местностью выше 200 м; возвышение же высотой до 200 м называется холмом.Линейно вытянутые формы рельефа, имеющие гребень и склоны, – это горные хребты.Хребты разделяются расположенными между ними горными долинами.Соединяясь между собой, горные хребты образуют горные цепи.Совокупность хребтов, цепей и долин называют горным узлом,или горной страной,а в обиходе – горами.Например, Алтайские горы, Уральские горы и т. п.
Обширные участки земной поверхности, состоящие из горных хребтов, долин и высоких равнин, называются нагорьями.Например, Иранское нагорье, Армянское нагорье и др.
По происхождению горы бывают тектоническими, вулканическими и эрозионными.
Тектонические горыобразуются в результате движений земной коры, они состоят из одной или множества складок, поднятых на значительную высоту. Все высочайшие горы мира – Гималаи, Гиндукуш, Памир, Кордильеры и др. – складчатые. Для них характерны остроконечные вершины, узкие долины (теснины), вытянутые гребни.
Глыбовыеи складчато-глыбовые горыобразуются в результате поднятия и опускания блоков (глыб) земной коры по плоскостям разломов. Для рельефа этих гор характерны плоские вершины и водоразделы, широкие, с плоским дном, долины. Это, например, Уральские горы, Аппалачи, Алтай и др.
Вулканические горыобразуются в результате накопления продуктов вулканической деятельности.
На поверхности Земли достаточно широко распространены эрозионные горы,которые образуются в результате расчленения высоких равнин внешними силами, в первую очередь текучими водами.
По высоте горы подразделяются на низкие (до 1000 м), средне-высотные (от 1000 до 2000 м), высокие (от 2000 до 5000 м) и высочайшие (выше 5 км).
Высоту гор легко определить по физической карте. По ней же можно определить, что большая часть гор относится к средне-высотным и высоким. Выше 7000 м поднимаются немногие вершины, и все они находятся в Азии. Высоту более 8000 м имеют всего лишь 12 горных вершин, расположенных в горах Каракорум и Гималаях. Высшей точкой планеты является гора, или, точнее, горный узел, Эверест (Джомолунгма) – 8848 м.
Большую часть поверхности суши занимают равнинные пространства. Равнины – это участки земной поверхности, имеющие плоский или слабохолмистый рельеф. Чаще всего равнины слегка наклонные.
По характеру поверхности равнины делят на плоские, волнистыеи холмистые,но на обширных равнинах, например Туранской или Западно-Сибирской, можно встретить участки с различными формами рельефа поверхности.
В зависимости от высоты над уровнем моря равнины подразделяются на низменные(до 200 м), возвышенные(до 500 м) и высокие (плоскогорья)(свыше 500 м). Возвышенные и высокие равнины всегда сильно расчленены водными потоками и имеют холмистый рельеф, низменные часто бывают плоскими. Некоторые равнины расположены ниже уровня моря. Так, Прикаспийская низменность имеет высоту 28 м. Нередко на равнинах встречаются замкнутые котловины большой глубины. Например, впадина Карагис имеет отметку 132 м, а впадина Мертвого моря – 400 м.
Возвышенные равнины, ограниченные крутыми уступами, отделяющими их от окружающей местности, называются плато.Таковы плато Устюрт, Путорана и др.
Плоскогорья – плосковершинные участки земной поверхности, могут иметь значительную высоту. Так, например, плоскогорье Тибет поднимается выше 5000 м.
По происхождению выделяют несколько типов равнин. Значительные пространства суши занимают морские (первичные) равнины,образовавшиеся в результате морских регрессий. Это, например, Туранская, Западно-Сибирская, Великая Китайская и ряд других равнин. Почти все они относятся к великим равнинам планеты. Большая часть их – низменности, рельеф плоский или слегка холмистый.
Пластовые равнины – это плоские участки древних платформ с почти горизонтальным залеганием пластов осадочных пород. К таким равнинам относится, например, Восточно-Европейская. Равнины эти большей частью имеют холмистый рельеф.
Небольшие пространства в долинах рек занимают аллювиальные (наносные) равнины,образовавшиеся в результате выравнивания поверхности речными отложениями – аллювием. К этому типу относятся равнины Индо-Гангская, Месопотамская, Лабрадорская. Эти равнины низкие, плоские, очень плодородные.
Высоко над уровнем моря приподняты равнины – лавовые покровы(Среднесибирское плоскогорье, Эфиопское и Иранское нагорья, плоскогорье Декан). Некоторые равнины, например Казахский мелкосопочник, образовались в результате разрушения гор. Их называют эрозионными.Эти равнины всегда возвышенные и холмистые. Эти холмы сложены прочными кристаллическими породами и представляют собой остатки бывших здесь некогда гор, их «корни».
Почва
Почва– это верхний плодородный слой литосферы, обладающий рядом свойств, присущих живой и неживой природе.
Образование и существование этого природного тела нельзя представить без живых существ. Поверхностные слои горной породы являются лишь исходным субстратом, из которого под воздействием растений, микроорганизмов и животных образуются различные виды почв.
Основоположник почвоведения русский ученый В. В. Докучаев показал, что
почва – это самостоятельное природное тело, образовавшееся на поверхности горных пород под воздействием живых организмов, климата, воды, рельефа, а также человека.
Это природное образование создавалось тысячелетиями. Процесс почвообразования начинается с поселения на голых скалах, камнях микроорганизмов. Питаясь углекислым газом, азотом и парами воды из атмосферы, используя минеральные соли горной породы, микроорганизмы выделяют в результате жизнедеятельности органические кислоты. Эти вещества постепенно изменяют химический состав горных пород, делают их менее прочными и в конечном итоге разрыхляют поверхностный слой. Затем на такой породе поселяются лишайники. Неприхотливые к воде и питательным веществам, они продолжают процесс разрушения, одновременно обогащая породу органическими веществами. В результате деятельности микроорганизмов и лишайников горная порода постепенно превращается в субстрат, пригодный для заселения растениями и животными. Окончательное преобразование исходной породы в почву происходит за счет жизнедеятельности этих организмов.
Растения, поглощая из атмосферы углекислый газ, а из почвы воду и минеральные вещества, создают органические соединения. Отмирая, растения обогащают почву этими соединениями. Животные питаются растениями и их остатками. Продукты их жизнедеятельности – экскременты, а после смерти и их трупы также попадают в почву. Вся масса мертвой органической материи, накопившаяся в результате жизнедеятельности растений и животных, служит кормовой базой и местом обитания для микроорганизмов и грибов. Они деструктируют органические вещества, минерализуют их. В результате деятельности микроорганизмов образуются сложные органические вещества, составляющие гумус почвы.
Гумус почвы – это смесь устойчивых органических соединений, образующихся при разложении растительных и животных остатков и продуктов их жизнедеятельности с участием микроорганизмов.
В почве происходят распад первичных минералов и образование глинистых вторичных минералов. Таким образом, в почве протекает круговорот веществ.
Влагоемкость – это способность почвы удерживать воду.
Почва, в которой много песка, плохо удерживает воду и обладает низкой влагоемкостью. Глинистая почва, наоборот, удерживает много воды и обладает высокой влагоемкостью. В случае обильных осадков вода заполняет все поры в такой почве, препятствуя прохождению воздуха вглубь. Рыхлые, комковатые почвы лучше удерживают влагу, чем плотные.
Влагопроницаемость – это способность почвы пропускать воду.
Почва пронизана мельчайшими порами – капиллярами. По капиллярам вода может передвигаться не только вниз, но и во все стороны, в том числе снизу вверх. Чем выше капиллярность почвы, тем выше ее влагопроницаемость, тем быстрее вода проникает в почву и поднимается из более глубоких слоев вверх. Вода «прилипает» к стенкам капилляров и как бы ползет вверх. Чем тоньше капилляры, тем выше по ним поднимается вода. При выходе капилляров на поверхность вода испаряется. Песчаные почвы обладают высокой влагопроницаемостью, а глинистые – низкой. Если после дождя или полива на поверхности почвы образовалась корка (со множеством капилляров), вода испаряется очень быстро. При рыхлении почвы капилляры разрушаются, это уменьшает испарение воды. Недаром рыхление почвы называют сухим поливом.
Почвы могут иметь различную структуру, т. е. состоять из различных по форме и величине комочков, в которые склеены почвенные частицы. У лучших почв, например черноземов, структура мелкокомковатая или зернистая. По химическому составу почвы могут быть богатыми или бедными элементами питания. Показателем плодородия почвы служит количество гумуса, так как в нем есть все основные элементы питания растений. Так, например, черноземные почвы содержат до 30 % гумуса. Почвы могут быть кислыми, нейтральными и щелочными. Наиболее благоприятны для растений нейтральные почвы. Для уменьшения кислотности их известкуют, а для уменьшения щелочности в почву вносят гипс.
Механический состав почв.По механическому составу почвы подразделяются на глинистые, песчаные, суглинистые и супесчаные.
Глинистые почвыобладают высокой влагоемкостью и лучше всего обеспечены элементами питания.
Песчаные почвымаловлагоемки, хорошо влагопроницаемы, но бедны гумусом.
Суглинистые – наиболее благоприятные по своим физическим свойствам для земледелия, со средней влагоемкостью и влагопроницаемостью, хорошо обеспечены гумусом.
Супесчаные – бесструктурные почвы, бедные гумусом, хорошо водо– и воздухопроницаемы. Чтобы использовать такие почвы, необходимо улучшать их состав, вносить удобрения.
Типы почв.В нашей стране наиболее распространены следующие типы почв: тундровые, подзолистые, дерново-подзолистые, черноземные, каштановые, сероземные, красноземные и желтоземные.
Тундровые почвынаходятся на Крайнем Севере в зоне вечной мерзлоты. Они переувлажнены и крайне бедны гумусом.
Подзолистые почвыраспространены в тайге под хвойными, а дерново-подзолистые – под хвойно-широколиственными лесами. Широколиственные леса растут на серых лесных почвах. Все эти почвы содержат достаточно гумуса, хорошо структурированы.
В лесостепной и степной зонах расположены черноземные почвы.Они образовались под степной и травянистой растительностью, богаты гумусом. Перегной придает почве черный цвет. Они имеют прочную структуру и обладают высоким плодородием.
Каштановые почвынаходятся южнее, они образуются в более сухих условиях. Для них характерен недостаток влаги.
Сероземные почвыхарактерны для пустынь и полупустынь. Они богаты питательными веществами, но бедны азотом, не хватает здесь и воды.
Красноземыи желтоземыобразуются в субтропиках в условиях влажного и теплого климата. Они хорошо структурированы, достаточно влагоемки, но имеют более низкое содержание гумуса, поэтому для повышения плодородия в эти почвы вносят удобрения.
Для повышения плодородия почв нужно регулировать в них не только содержание питательных веществ, но и наличие влаги и аэрацию. Пахотный слой почвы должен всегда быть рыхлым для обеспечения доступа воздуха к корням растений.
ВОДНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ
Общие сведения о воде
Гидросфера.Гидросферой называют водную оболочку Земли. В ее состав входят воды суши – реки, болота, ледники, подземные воды и воды Мирового океана.
Основная масса воды на Земле находится в морях и океанах – там ее почти 94 %; 4,12 % воды содержится в земной коре и 1,69 % – в ледниках Антарктиды, Арктики и в горных странах. На долю пресной воды приходится всего лишь 2 % из общих ее запасов.
Свойства воды.Вода – это самый распространенный в природе минерал. Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха. Она обладает удивительными свойствами, отличающими ее от других природных тел. Это единственный минерал, существующий в естественных условиях в трех состояниях – жидком, твердом и газообразном. Переход ее из одного состояния в другое происходит постоянно. Интенсивность этого процесса обусловлена в первую очередь температурой воздуха.
При переходе воды из газообразного состояния в жидкое выделяется тепло, а при испарении жидкой воды тепло поглощается. В солнечные дни и летом толща воды прогревается на значительную глубину и как бы конденсирует тепло, а при отсутствии солнечного освещения или его снижении тепло постепенно выделяется. По этой причине ночью вода теплее окружающего воздуха.
При замерзании вода увеличивается в объеме, поэтому кубик льда легче кубика воды такого же объема и не тонет, а плавает.
Самой плотной и соответственно самой «тяжелой» вода становится при температуре +4 °C. Вода этой температуры опускается на дно водоемов, где такая температура сохраняется стабильно, что делает возможным существование живых организмов в замерзших водоемах зимой.
Воду называют универсальным растворителем. Она растворяет почти все вещества, с которыми соприкасается, кроме жиров и некоторых минералов. В результате чистой воды в природе не бывает. Она всегда встречается в виде растворов большей или меньшей степени концентрации.
Будучи подвижным (текучим) телом, вода проникает в разные среды, движется во всех направлениях и выступает как транспортировщик растворов. Этим она обеспечивает обмен веществ в географической оболочке, в том числе между организмами и средой.
Вода обладает способностью «прилипать» к поверхности других тел и подниматься вверх по тонким капиллярным сосудам. С этим ее свойством связаны циркуляция воды в почвах и горных породах, кровообращение животных, движение соков растений вверх по стеблю.
Вода вездесуща. Она наполняет крупные и мелкие водоемы, содержится в недрах Земли, в виде водяного пара присутствует в атмосфере, служит непременным компонентом всех живых организмов. Так, организм человека на 65 %, а тела обитателей морей и океанов на 80–90 % состоят из воды.
Значение воды не ограничивается воздействием на жизнь и хозяйственную деятельность. Она оказывает огромное влияние на всю нашу планету. Академик В. И. Вернадский писал, что «нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней (водой) по влиянию на ход основных, самых жизненных геологических процессов».
Происхождение воды.Казалось бы, о воде человечество знает все. Тем не менее вопрос о происхождении воды на Земле до сих пор остается открытым. Одни ученые считают, что вода образовалась в результате синтеза водорода и кислорода, выделяющихся из недр Земли, другие, например академик О. Ю. Шмидт, считают, что вода на Землю привнесена из космоса при образовании планеты.
Вместе с космической пылью и минеральными частицами на нарождающуюся Землю падали кусочки и глыбы космического льда. При разогревании планеты лед превратился в водяной пар и воду.
Мировой океан
Деление Мирового океана.Мировой океан делят на четыре основные части – океаны – Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый.
Воды Мирового океана имеют ряд общих признаков:
– все воды Мирового океана соединены между собой;
– уровень водной поверхности в них практически одинаков;
– вода Мирового океана содержит значительное количество растворенных минеральных солей и имеет горько-соленый вкус, что не позволяет в естественных условиях использовать эту воду в пищевых целях. Соленость воды измеряется в промилле (%о). Число промилле показывает, сколько граммов соли содержится в 1 л воды. Средняя соленость Мирового океана составляет 35%о.
Воды Мирового океана распределены неравномерно. В Южном полушарии между 30–70° широты океан занимает более 95 %, а в Северном – чуть более 44 %, что позволило называть Южное полушарие океаническим, а Северное – материковым.
Воды Мирового океана, вдаваясь в сушу, образуют моря и заливы. Море – это относительно изолированная часть океана, отличающаяся от него соленостью и температурой воды, а иногда наличием течения. Так, соленость Балтийского моря колеблется от 3 до 20%о, а Красного – более 40%о.
Заливы меньше изолированы от океана, их воды мало отличаются по свойствам от вод тех океанов или морей, к которым они относятся.
Исторически сложилось так, что некоторые типичные моря называют заливами. Таковы, например, Бенгальский, Гудзонов, Мексиканский заливы. Некоторые части океана названы морями условно в связи с особенностями их природы. Таково, например, Саргассово море.
В зависимости от географического положения моря делятся на материковые(Средиземное и др.) и внутриматериковые(Балтийское и др.). По степени обособленности и особенностям выделяют внутренние(Черное, Белое и др.), окраинные(Баренцево, Охотское и др.) и межостровные(Яванское, Банда и др.).
Моря и океаны соединяются между собой проливами – более или менее узкими участками воды, расположенными между частями суши. В проливах обычно имеется течение. Некоторые проливы очень обширны и несут огромные массы воды (пролив Дрейка), другие – узкие, извилистые и мелководные (Босфор, Магелланов пролив).
Кроме солей в океанской воде растворено множество газов, в том числе и кислород, который необходим для дыхания живых организмов. В холодных водах полярных морей кислорода содержится больше.
Морские животные используют углекислый газ, содержащийся в водах океана, для строительства скелетов и раковин.
Температура воды в океанах неодинакова и колеблется от 27–28 °C на экваторе до -20 °C в полярных широтах.
В умеренных широтах имеют место сезонные колебания температур от 0 до +20 °C.
Воды полярных морей и океанов замерзают. Граница ледяного покровапроходит от берегов Ньюфаундленда к западному побережью Гренландии, далее к берегам Шпицбергена и Кольского полуострова. В Тихом океане эта граница опускается южнее и проходит от северной части полуострова Корея к острову Хоккайдо и далее через Курильские острова к берегам Америки.
В Южном полушарии граница ледяного покрова поднимается до 40–45° ю. ш.
Движение.Вода в Мировом океане находится в постоянном движении. Выделяют три вида движений: волновые, поступательные и смешанные.