Земля

Земля

Земля — третья по порядку от Солнца большая планета Солнечной системы.

Содержание

Форма, размеры и движение Земли

3емля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, большая полуось которой (т.н. среднее расстояние 3емли от Солнца) составляет 149,5 млн. км. Эксцентриситет земной орбиты 0,0167, вследствие чего 3емли в перигелии приближается к Солнцу до 147 млн. км ( в начале января), а в афелии удаляется до 152 млн. км (в начале июля). Период обращения вокруг Солнца (сидерический, или звёздный, год) — 365 суток 6 час. 9 мин. 10 сек. Тропический год, являющийся периодом смены времён года, составляет 365 суток 5 час. 48 мин. 46 сек. Средняя скорость движения 3емли по орбите — 29,76 км/сек.

По форме 3емля близка к эллипсоиду вращения, экваториальный радиус которого равен 6 378 245 м, а полярный — 6 356 863 м (эллипсоид Красовского). Площадь поверхности 3емли составляет 510 100 000 км2, объём — 1,083×1012 км3. Масса 3емли равна 5,976×1027 г, а средняя плотность — 5,52 г/см3. Т.к. плотность горных пород, из которых образована земная кора, в среднем равна 2,67, т.е. значительно менее средней величины, то внутри 3емли должны находиться гораздо более плотные массы. 3емля вращается вокруг своей оси, результатом чего является смена дня и ночи. Полный оборот 3емли вокруг своей оси по отношению к Солнцу определяет единицу времени — солнечные сутки. Относительно звёзд Земля совершает оборот в течение 23 час. 56 мин. 4 сек. среднего солнечного времени (звёздные сутки). Ось вращения 3емли при движении её вокруг Солнца перемещается в пространстве почти параллельно самой себе. Т.к. эта ось не перпендикулярна к плоскости орбиты 3емли (эклиптики), составляя с ней угол 66°33', то к Солнцу 3емля обращается то Северным, то Южным полушарием; этим объясняется смена времён года. Притяжение 3емли вместе с центробежной силой, развивающейся при вращении 3емли, обусловливают силу тяжести, ускорение которой на экваторе составляет 978,049 см/сек2, а на полюсах—983,235 см/сек2.

Небольшое изменение направления оси вращения 3емли в пространстве происходит вследствие прецессии (с периодом около 26 000 лет) и нутации (с периодом около 18,6 лет). Ось вращения не занимает в теле 3емли неизменного направления: 3емля совершает относительно неё незначительные колебания. Вследствие этого полюсы 3емли всё время меняют своё положение, перемещаясь по земной поверхности против часовой стрелки вокруг своего среднего положения и описывая сложную спиралеобразную кривую, которая то закручивается, то раскручивается, не выходя из квадрата со сторонами, равными 26 м.

3емля имеет одного спутника — Луну. Вследствие различных положений Луны относительно Солнца и Земли наблюдается явление фаз Луны. Притяжение, действующее на 3емлю со стороны Луны и Солнца, порождает приливы и отливы в водной оболочке, а также в атмосфере и в твёрдом теле 3емли. Поскольку угловая скорость обращения Луны вокруг 3емли меньше угловой скорости вращения 3емли, морские приливы, увлекаемые Луной, смещаются навстречу вращению 3емле, тормозя его. Вследствие этого скорость вращения 3емли медленно уменьшается; кроме того, она имеет небольшие неправильные, а также сезонные изменения.

Главным источником энергии, поддерживающим всю жизнь на 3емле, является энергия, излучаемая Солнцем. Установлено, что количество солнечной энергии, полученной 3емлёй, по крайней мере за последние полмиллиарда лет, не претерпело серьёзного изменения. Возможно, некоторые изменения происходили, но на климате 3емли в прошлые геологические эпохи они сказывались незначительно.

Происхождение Земли

Вопрос о происхождении 3емли не может быть решён изолированно от более общей космогонической проблемы о происхождении и развитии всей Солнечной системы в целом — проблемы, которой посвящено большое число разнообразных исследований. Первая научная гипотеза, заключающаяся в том, что все планеты Солнечной системы образовались из облака пылевой материи, была выдвинута немецким философом и географом И. Кантом в 1755 году.

В 1796 году французский математик П. Лаплас опубликовал космогоническую гипотезу, согласно которой Солнечная система образовалась из первоначально медленно вращавшейся вокруг своей оси газовой туманности, имевшей весьма значительный центр, сгущение — зародыш Солнца. Со временем эта громадная туманность постепенно охлаждалась и при этом сжималась, вращение её убыстрялось, в результате чего от неё последовательно стали отделяться газовые кольца. В силу неизбежной неоднородности каждого кольца какой-либо его более плотный участок притягивал к себе остальное вещество кольца и таким образом возникало второстепенное сгущение — будущая планета.

В 1917 году английский астроном Дж. Джинс высказал новую гипотезу, согласно которой планеты образовались из громадного сигарообразного сгустка материи, вырванного из Солнца вследствие притяжения близко проходившей звезды. Однако обе эти гипотезы оказались не в состоянии объяснить многие важные особенности Солнечной системы. Было высказано много других гипотез о происхождении Солнечной системы.

Представляет интерес гипотеза советского учёного О.Ю. Шмидта. По этой гипотезе, Солнце, двигаясь в Галактике, прошло через пылевое метеорное облако и при некоторых условиях захватило его своим притяжением. Пылинки в результате взаимных столкновений и «слипаний» стали конденсироваться в сгустки вещества. Из этих сгустков, увеличивавшихся за счёт падения на них новых пылинок, образовались планеты, в т.ч. и 3емля.

Согласно гипотезе советского астронома В.Г. Фесенкова, Солнце на первых стадиях своего существования являлось массивной, быстро вращающейся звездой, окружённой газово-пылевой средой. Из этого окружающего Солнце вещества образовались планеты. Проблема образования тел Солнечной системы, в частности Земли, полностью еще не разрешена.

Магнитное, электрическое и гравитационное поля Земли

Магнитное поле Земли. 3емля обладает свойствами магнита и образует вокруг себя магнитное поле, т. е. пространство, в котором проявляются магнитные силы.

Электрическое поле Земли. Литосфера и гидросфера обладают отрицательным зарядом, распределённым с некоторой поверхностной плотностью, которая не является постоянной. Суммарный поверхностный заряд оценивается величиной порядка 5,7×105 кулонов. Полный заряд 3емли принимается равным нулю, так что атмосфера в целом должна быть заряженной положительно. Градиент электрического поля в атмосфере (по вертикали) в «спокойные» дни в среднем порядка 100 вольт/метр, при грозах возрастает в несколько раз. Наряду со статическим полем в земной коре имеются теллурические токи. В полярных и экваториальном поясах направление теллурических токов преимущественно широтное, в умеренных поясах — меридиональное.

Электрическое и геомагнитное поля образуют вместе единое электромагнитное поле 3емли. В этом поле обнаруживаются периодичности вариаций, связь с солнечной активностью и с состоянием ионосферы. Напряжённость электрического поля в верхних слоях литосферы и гидросферы изменяется от долей милливольт/км до десятков милливольт/км. Временами она возрастает до нескольких вольт/км. Вариации электрического и магнитного полей 3емли используются для изучения структуры земной коры до глубин порядка нескольких десятков и даже сотен км.

Гравитационное поле Земли. Притяжение 3емли, за вычетом радиальной составляющей центробежной силы, развивающейся при вращении 3емли, обусловливает силу тяжести, направленную везде перпендикулярно к поверхности геоида. Поле силы тяжести характеризуется ускорением силы тяжести g, измеряемым в галах (1 гл=1 см/сек2). Ускорение g зависит от формы 3емли и распределения масс внутри 3емли. Обе эти величины не являются постоянными. Распределение масс внутри 3емли меняется в связи с наличием подкоровых токов и под влиянием приливов и отливов. Внутриземные перемещения масс сказываются на форме 3емли. Поэтому ускорение силы тяжести является различным для разных точек земной поверхности и меняется со временем. В среднем ускорение силы тяжести составляет на экваторе 978,049 см/сек2, на полюсах—983,235 см/сек2. В отдельных местах наблюдаются значительные отклонения силы тяжести от нормальных значений.

Внутреннее строение и геологическая история Земли

Внутреннее строение 3емли в настоящее время известно лишь в общих чертах. Непосредственному изучению доступны только самые поверхностные слои твёрдого тела земного шара. На суше исследователи располагают шахтами и буровыми скважинами, глубина которых не превышает, однако, 6—8 км. Учитывая условия залегания горных пород и их состав, можно с большой степенью достоверности судить о составе вещества, слагающего верхние 15—25 км тела 3емли (т.е. всего 0,4—0,7% земного радиуса). Под дно морей и океанов с помощью современных вакуумных трубок удаётся углубиться не более чем на 30 м, что меньше мощности еще не уплотнившихся, почти современных отложений.

О нижележащих слоях 3емли приходится судить исключительно по косвенным данным. Физические свойства их (плотность, упругость) изучают, исходя преимущественно из наблюдений над гравитационным полем 3емли и скоростями прохождения упругих сейсмических волн, вызываемых землетрясениями. Температуры устанавливаются по геотермическим наблюдениям в скважинах и по данным вулканизма. Химический состав вещества определяется по его физическим свойствам и путём сравнения с составом верхних частей земного шара, а также с составом метеоритов, рассматриваемых в качестве обломков планет земного типа. Все эти данные позволяют заключить, что твёрдое тело 3емли имеет концентричное строение и подразделяется на три основные оболочки или геосферы: земную кору, мантию и ядро Земли.

Земная кора, или литосфера, имеет наибольшую толщину под материками (30—75 км). Здесь она состоит из трёх слоев — наружного, или осадочного, отсутствующего на щитах, среднего — «гранитного», сложенного преимущественно горными породами, по составу близкими к граниту и имеющими плотность около 2,7, и нижнего, или «базальтового», с плотностью около 3, сложенного породами, близкими по составу к базальту. Поскольку и граниты, и базальты состоят в основном из алюмосиликатов и силикатов, т.е. богаты Si и Al, земную кору называют также сиалической оболочкой, или сиаль. Под океанами она имеет толщину всего 3—10 км и состоит из одного базальтового слоя. Вопрос о времени и причинах обособления материкового и океанического типов земной коры и о происхождении океанических впадин является одной из сложнейших и еще не решённых проблем геологии и геофизики.

Ниже земной коры располагаются более плотные подкоровые слои, составляющие т.н. мантию, или барисферу. По своему составу они имеют сходство с ультраосновными породами и каменными метеоритами. Мантия простирается до глубины около 2900 км, где граничит с ядром Земли. Земное ядро, возможно, обогащено никелистым железом и отличается от мантии физико-химическим, фазовым состоянием вещества. Предполагают, что вещество здесь образует либо жидкую фазу, либо особую, т.н. металлическую, фазу, возникающую при частичном разрушении электронных оболочек атомов под действием высокого давления. Внутри ядра выделяется твёрдое субъядро с радиусом около 1300 км.

В направлении от поверхности 3емли к центру происходит увеличение давления, плотности и температуры. На глубине 100 км давление составляет 30 000 кг/см2, на границе с ядром 3емли оно достигает 1,35 млн. кг/см2, а в центре 3емли доходит до 3,5 млн. кг/см2. Плотность вещества возрастает с 3,3 г /см3 в верхних слоях мантии до 5,6 г/см3 у границы с ядром 3емли; внутри ядра плотность резко увеличивается, достигая 12—17 г/см3 в субъядре. Температуpa возрастает от 600—1000° в верхних подкоровых слоях до нескольких тысяч градусов в центральных частях Земли. Источником тепла внутри 3емли является главным образом распад радиоактивных элементов. Большие температуры в сочетании с высоким давлением обусловливают пластичность вещества внутри 3емли при сохранении им свойств твёрдого тела. По-видимому, имеются также отдельные очаги силикатных расплавов (магмы). Сила тяжести почти не меняется до поверхности ядра, затем быстро убывает до 0 в центре субъядра.

Геологическая история Земли восстанавливается на основании изучения горных пород, слагающих земную кору. Абсолютный возраст самых древних из известных в настоящее время горных пород составляет около 3,5 млрд. лет, а возраст 3емли как планеты оценивается в 4—5 млрд. лет. Таким образом, образование земного шара и длительный начальный этап его развития относятся к догеологич. временам.

Геологическую историю 3емли принято делить на пять геологических эр. Две древнейшие из них (архейская и протерозойская) объединяются под общим названием докембрий, который охватывает около 3 млрд. лет, или 6/7 всей геологической истории 3емли История докембрия еще так мало известна, что нередко называется геологической доисторией. Лучше изучена только 1/7 часть геологической истории 3емли, охватывающая последние 550 млн. лет, прошедшие с начала палеозойской эры. При этом изучена только история материковой части земной коры, тогда как прошлое океанов, занимающих более 70% поверхности земного шара, остается почти недоступным для восстановления. Не удивительно поэтому, что многие вопросы геологической истории 3емли еще далеки от своего решения.

Уже в древнейшие времена архейской эры существовала земная кора, по составу и строению подобная нынешней, на что указывает, в частности, широкое распространение на всех материках древнеархейских гранитогнейсов. В течение архейской эры образовались магматические и первичноосадочные горные породы тех же основных классов, что и в позднейшие эпохи, а следовательно, все главные группы геологич. процессов протекали на поверхности и в недрах земной коры в формах, напоминающих современные. Условия залегания, состав и взаимоотношения архейских первичноосадочных горных пород указывают на существование крупных массивов суши и обширных водоёмов типа морей и океанов. В верхнеархейских первичноосадочных горных породах известна хорошо выраженная годичная слоистость, указывающая на чередование сезонов года, т.е. на то, что климаты поверхности 3емли уже тогда определялись исключительно получаемой земным шаром солнечной энергией.

Из протерозойских отложений ряда стран (ранний протерозой Канады, поздний протерозой, или синий, Австралии и Китая) известны уже ледниковые отложения, указывающие на существование холодных климатов, т.е. на резко выраженную климатическую зональность. Однако при всём сходстве общего состояния земного шара с современным условия, господствовавшие на 3емли в докембрии, были очень своеобразны. Об этом свидетельствует, например, массовое накопление в морях архейской эры т.н. железистых кварцитов, или джеспилитов, содержащих колоссальные запасы железных руд (Криворожский железорудный бассейн, Курская магнитная аномалия и др.). Их образование могло быть только следствием выноса поверхностными водами с суши громадных количеств солей закиси железа в виде истинных растворов, что требует допущения отсутствия или малого содержания свободного кислорода и обилия углекислоты в атмосфере. Отсюда следует, что первые формы жизни, следы которых обнаруживаются в архейских породах, имеющих возраст до 2 млрд. лет, были анаэробными. Это хорошо согласуется с теорией акад. А.И. Опарина о возникновении жизни на 3емле. Свободный кислород мог появиться только позже как продукт жизнедеятельности зелёных фотосинтезирующих растений. Первые признаки их существования известны из раннего протерозоя, но широкое распространение относится уже к позднему докембрию (синию, или рифею). По мере развития растительности в протерозое идёт всё более на убыль накопление джеспилитов, вовсе прекращающееся с начала палеозойской эры, видимо, в связи с падением содержания углекислоты в воздухе. Своеобразным был и состав вод докембрийских морей, имевших, видимо, меньшую солёность, чем ныне.

История развития внутренней структуры земной коры в архее с трудом поддается расшифровке. Есть основания думать, что уже в раннем докембрии произошло обособление материкового и океанического типа её строения и что тогда обособилась впадина Тихого океана. Начиная с протерозоя четко определяется наметившееся еще в позднем архее деление материковой земной коры на относительно подвижные геосинклинальные области и сравнительно малоподвижные платформы. Очертания и расположение геосинклинальных областей и платформ значительно отличались от всего последующего времени. В течение докембрия можно выделить 4—6 крупных этапов развития структуры земной коры, или тектонических циклов, которые не всегда поддаются сопоставлению. Начало каждого из них характеризовалось заложением новых систем геосинклинальных прогибов и даже целых новых геосинклинальных областей, в которых затем формировались мощные толщи осадочных и вулканических пород, а под конец цикла возникали складчатые структуры. Значит, часть их завершала геосинклинальный этап развития и превращалась в дальнейшем в складчатое основание относительно более молодых участков платформ.

В послепротерозойское время эти главные закономерности тектонической истории выражены особенно ярко, причём общее направление развития сводится к последовательному разрастанию площади платформ за счёт новых складчатых геосинклинальных структур, возникающих в конце каждого тектонического цикла, и к соответствующему сокращению числа и размеров геосинклинальных областей. В течение палеозойской эры протекло два больших тектонических цикла — каледонский и герцинский. Начало обоих циклов (соответственно конец рифея — нижний кембрий и нижний и отчасти средний девон) характеризуется общими поднятиями обширных пространств материковой земной коры и в пределах геосинклинальных областей и в области платформ. В это время существовали обширные гористые материки, расчленённые системами сравнительно небольших внутренних морей, которые занимали часть площади геосинклинальных областей. Денудация гористой суши давала огромные массы обломочного материала, игравшего главенствующую роль в накоплении осадочных пород. Сухой континентальный климат внутренних частей материков способствовал накоплению в бессточных областях мощных толщ континентальных отложений, среди которых преобладали красноцветные формации, часто с линзами гипса. Внутренние моря и заливы открытых морей в этих областях сухого климата часто имели повышенную солёность и в них образовались залежи солей.

К середине тектонического цикла (соответственно конец нижнего кембрия — ордовик — нижний силур и верхний девон — нижний карбон) развёртывались опускания, охватывавшие вначале геосинклинали,а затем и платформы и приводившие к трансгрессии моря. Постепенно материки уменьшались по площади, а их рельеф сглаживался денудацией. Моря занимали все геосинклинальные области и значит, части платформ. Широким развитием среди морских отложений начинали пользоваться карбонатные породы, а количество обломочных —уменьшалось. В геосинклиналях в связи с разломами, сопровождающими опускание земной коры, усиливался вулканизм и начинали отлагаться мощные вулканические толщи. Континентальные осадки в это время были мало распространены, а среди них наибольшую роль приобретала кора химического выветривания и продукты её переотложения (каолиновые глины, кварцевые пески, бокситы, бурые железняки), что связано с общим увлажнением климата и уменьшением резкости климатических контрастов.

Вторая половина и конец тектонических циклов характеризовались постепенно развивающимися поднятиями, складкообразованием в геосинклинальных областях (каледонская и герцинская складчатость) и постепенным сокращением площади моря (регрессией) в пределах материковой земной коры. Постепенно увеличивается роль континентальных отложений, среди которых во вторую половину герцинского цикла, когда существовала уже пышная наземная флора, вначале решительно преобладают угленосные формации (карбон). По мере увеличения площади и степени расчленённости рельефа суши, наряду с угленосными формациями, в ряде областей начинают на всё более обширных пространствах формироваться красноцветные и соленосные формации, указывающие на расширение зон сухого континентального климата (пермь). К концу циклов завершается формирование соответственно каледонид и герцинид, т. е. вновь возникших молодых платформ, присоединяющихся к ранее существовавшим платформам с докембрийским складчатым основанием.

Схема основных тектонических подразделений материковой земной коры

Схема основных тектонических подразделений материковой земной коры Увеличить (в отдельном окне)

Для палеозойской эры доказано существование климатических поясов, положение и границы которых были совсем иными, чем ныне. Так, в каменноугольном периоде пояс влаголюбивой растительности тропического типа охватывал юг и восток США, Западную Европу (где доходил до Шотландии) и Китай. Северный умеренный пояс, характеризовавшийся т.н. ангарской, или сибирской, флорой, охватывал север Урала и Среднюю Сибирь, где распространялся на север за полярный круг. Южный умеренный пояс с т.н. гондванской, или глоссоптериевой, флорой охватывал большую часть древнего материка Гондваны. В Центральной части этого материка, в пределах Аргентины, Уругвая, Южно-Африканского Союза и южной части бассейна р. Конго, климат долгое время был холодным и здесь существовало обширное материковое оледенение.

Всё это можно объяснить, допустив, что южный полюс в то время располагался в Атлантическом океане примерно на 50° ю.ш., а экватор проходил через Западную Европу. Для предшествующего девонского периода не вполне достоверные следы материкового оледенения указываются из районов Гондваны, ещё более близких к нынешнему экватору, в связи с чем высказывается мысль о положении Южного полюса в то время в Атлантике, почти под 30° ю.ш. Отсюда следует вывод о значительных изменениях положения оси вращения 3емли в некоторые эпохи геологического прошлого, что могло быть одной из причин крупных тектонических нарушений в земной коре.

Мезозойскую и кайнозойскую эры обычно объединяют в один большой альпийский тектонический цикл, имевший много общего с обоими палеозойскими циклами в ходе геологической истории, но протекавший неодинаково в разных частях земного шара. Особенно сильно различались история развития Средиземноморского геосинклинального пояса и тихоокеанского геосинклинального кольца, а также Южного и Северного полушарий 3емли в целом.

Геологическая карта мира

Геологическая карта мира Увеличить (в отдельном окне)

В геосинклинальных областях, обрамляющих Тихий океан, начало этого цикла падает еще на пермский период, когда начались уже опускания и трансгрессия моря. Завершается цикл в течение мезозоя формированием мезозойских складчатых структур — мезозоид. Эта мезозойская складчатость, протекавшая местами главным образом в юре, местами в мелу, привела к тому, что здесь повсюду меловой период является уже периодом регрессии моря. В дальнейшем возникает пояс молодых окраинных геосинклинальных областей, охватывающий область островных дуг Восточной Азии, Тихоокеанское побережье Америки и Антильские острова, которые продолжают развиваться доныне.

В Средиземноморском геосинклинальном поясе альпийский цикл начинается в триасе, а завершается уже в неогеновом и четвертичном периодах формированием складчатых горных сооружений в геосинклинальной области (собственно альпид) и крупных горных поднятий (Тянь-Шань, Алтай, Саяны и т.п.) на примыкающих платформах. В связи с этим как в пределах самого Средиземноморского пояса, так и в примыкающих к нему районах (Европа, Африка) весь мезозой является временем постепенного развития опусканий и трансгрессии моря, особенно обширных размеров достигающей в верхнем мелу и середине палеогена. Общие поднятия и альпийская складчатость в геосинклинальной области приходятся здесь в основном на время после конца палеогена. Они приводят к уменьшению площади и распаду ранее единого геосинклинального моря Тетис на систему внутренних морей и к образованию мощных молодых альпийских складчатых горных хребтов.

Конец неогена и четвертичный период являются уже временем повсеместной регрессии и поднятий материковой земной коры, приводящих к постепенной консолидации современных материков. С увеличением площади суши и последовавшей за этим изоляцией северного полярного бассейна от экваториальных морей связано, видимо, резкое увеличение климатических контрастов и общее похолодание климата, сделавшее возможным мощное материковое оледенение умеренных широт, поскольку положение полюсов в мезозойскую и кайнозойскую эры было близко к современному.

В истории Южного полушария в течение мезозойской и кайнозойской эр наиболее своеобразной чертой явился распад ранее единого древнего материка Гондваны и образование впадин Индийского и южной части Атлантического океанов, обособивших друг от друга современные материки и их части (Южная Америка, Африка, Индия, Австралия и Антарктида). В Северном полушарии в это время, видимо, возникла впадина северной Атлантики, расчленившая вначале единый материк Лавразии, объединявший Северную Америку и север Евразии. Однако здесь процесс распада материковой земной коры не достиг столь больших масштабов, как на юге.

История жизни на Земле

История жизни на Земле — одна из крупных проблем естествознания (разрабатываемая в основном палеонтологией). В изучении этой проблемы главный материал дают ископаемые остатки животных и растений, некогда населявших 3емлю. Они сохраняются в пластах земной коры в виде скелетов или их частей, раковин, отпечатков мягкого тела, следов ползания, хождения, сверления, зарывания, обугленных или окаменелых растительных остатков, а также в виде спор, пыльцы, плодов и семян. Все эти материалы являются своеобразным архивом прошлой жизни, летописью событий, происходивших на 3емли в течение многих миллионов лет. Древнейшая эра — архейская — не сохранила никаких следов жизни, за исключением некоторых горных пород (шунгиты, известняки), имеющих органогенное происхождение. Можно лишь предполагать, что в морях архейской эры господствовали простейшие одноклеточные организмы, среди которых уже в это время наметились различия, приведшие впоследствии к обособлению мира животных и растений. Важнейшим скачком в развитии жизни было появление, по-видимому в архее, многоклеточных организмов, связанное с обособлением клеток, выполняющих различные функции (питания, выделения и др.), что привело к возникновению тканей и органов.

В отложениях протерозоя органические остатки еще чрезвычайно скудны. Вместе с тем уже известны такие примитивные растения, как сине-зелёные водоросли, за счёт жизнедеятельности которых возникли известняки, и остатки кутинизированных спор, принадлежавшие другим типам водорослей. В отложениях позднего протерозоя известны также остатки радиолярий, губок, членистоногих, беззамковых брахиопод и др. Находка в отложениях кембрия представителей почти всех типов животного мира указывает на то, что их возникновение и становление происходило в докембрии, причём вначале жизнь была сосредоточена и развивалась в обширных водоёмах типа морей и океанов, но с меньшей солёностью воды, чем ныне.

Схема геохронологического распространения главнейших групп беспозвоночных, позвоночных и растений

Схема геохронологического распространения главнейших групп беспозвоночных, позвоночных и растений Увеличить (в отдельном окне)

В морях кембрийского периода обитали сине-зелёные, зелёные и красные водоросли, фораминиферы, радиолярии, кремнёвые губки, археоциаты, низшие ракообразные, беззамковые брахиоподы. Особенно широко были распространены археоциаты и трилобиты. В течение кембрия возникают новые группы животных: кишечнополостных (строматопороидеи, табуляты), моллюсков (наутилоидеи, двустворчатые и брюхоногие), появляются граптолиты. Ордовик характеризуется более пышным развитием разнообразных водорослей, табулят, широким распространением наутилоидей, трилобитов, прикреплённых иглокожих (карпоидей и цистоидей) и особенно граптолитов. В ордовике появляются четырёхлучевые кораллы, мшанки, морские ежи и первые позвоночные — бесчелюстные. Тело бесчелюстных снаружи было покрыто костным панцирем. У них не было челюстей, парного носового отверстия и парных плавников, их внутренний скелет был хрящевым. Далёкие потомки бесчелюстных, живущие в настоящее время,— миноги и миксины, утратили всякие признаки наружного скелета.

Трилобиты

Трилобиты

В силурийских морях продолжали своё существование все те группы растений (водоросли) и животных, которые были распространены в ордовике. Губки, строматопороидеи, четырёхлучевые кораллы, табуляты, мшанки и брахиоподы распространяются ещё шире. В конце силура появляются настоящие рыбы, снабжённые челюстями, парными плавниками, более усовершенствованным внутренним скелетом. У первых представителей рыб (панцирные рыбы) массивный панцирь покрывал голову и передний отдел туловища. Во рту были острые костные пластинки, выполнявшие функцию зубов. В конце силура многие группы наутилоидеи, трилобитов и почти все граптолиты вымирают. На суше появились и распространились первые наземные сосудистые растения — псилофитовые и примитивные плауновидные.

С выходом растений на сушу создались предпосылки для появления наземных животных. В девоне появляются харовые водоросли, первые представители аммонитов, широко распространены четырёхлучевые кораллы, табуляты, эвриптериды, мшанки, брахиоподы, морские лилии. Среди позвоночных господство принадлежит рыбам. Наряду с панцирными рыбами многообразны хрящевые (акулы и скаты) и костные рыбы (лучепёрые, кистепёрые и двоякодышащие). Наличие обширных территорий суши способствовало развитию наземной растительности (псилофитовые, примитивные плауновидные, первые членистостебельные и папоротники). К концу девона псилофиты исчезают, и их место занимают папоротники, древесные плауновидные и первые семенные растения.

В конце девона от кистепёрых рыб произошли первые наземные четвероногие животные — стегоцефалы («панцирноголовые»). У этих стегоцефалов пятипалые конечности по строению скелета были похожи на плавники кистепёрых рыб и задняя часть туловища была покрыта чешуёй. Они были земноводными животными, размножались и выводили свою молодь в воде, подобно их далёким потомкам — лягушкам, тритонам и саламандрам. Череп стегоцефалов был целиком костным, сплошным; скелет имел разную степень окостенения. В каменноугольном периоде в морях продолжали своё развитие различные водоросли, появились и широко распространились крупные фораминиферы (фузулиниды); табуляты, строматопороидеи, мшанки принимали участие в образовании рифовых тел; многочисленны четырехлучевые кораллы, хететиды, брахиоподы, морские лилии, бластоидеи; появляются первые белемниты. На суше вырабатывается лесной тип растительности. Появляются мхи и первые хвойные, наивысшего развития достигают плауновидные, членистостебельные и семенные растения, птеридоспермиды и кордаитовые. В среднем и позднем карбоне выделяются 3 ботанико-географические провинции — тропическая или субтропическая (вестфальская) и две умеренные — северная (тунгусская) и южная (гондванская). В тропической преобладают древесные плауновидные, членистостебельные и семенные папоротники, в умеренной тунгусской — кордаитовые, папоротники; для умеренной гондванской характерны травянистые членистостебельные, глоссоптериевые и кордаитовые. С расцветом наземной растительности появляются многочисленные наземные беспозвоночные: кольчатые черви, пауки, стрекозы (достигающие «гигантских» размеров — до 70 см), подёнки, таракановые, наземные брюхоногие моллюски. Среди позвоночных господствующее положение принадлежит разнообразным стегоцефалам. В карбоне появляются также первые пресмыкающиеся, или рептилии, вначале внешне похожие на стегоцефалов. У представителей нового класса, в отличие от стегоцефалов, тело было покрыто ороговевшей кожей, предохранявшей их от потери влаги; размножение осуществлялось на суше путём отложения яиц, которые были надёжно защищены известковой скорлупой.

Первая половина пермского периода не вносит существенных изменений в состав флоры и фауны на суше и в морях; но конец пермского периода ознаменовался вымиранием крупных фораминифер, четырёхлучевых кораллов, табулят, прямых наутилоидей, трилобитов, основных представителей строматопороидеи, многих морских лилий, морских ежей, брахиопод и др. На суше исчезают основные представители древесных плауновидных, членистостебельных, папоротников, кордаитовых и семенных папоротников. Пресмыкающиеся постепенно вытесняют стегоцефалов и приспосабливаются к различным условиям обитания.

В начале мезозоя, в триасовом периоде, продолжают своё существование разнообразные типы водорослей, но особенно многочисленны зелёные водоросли; появляются новые представители мелких фораминифер, двустворчатых и брюхоногих моллюсков, аммонитов, белемнитов; возникают шестилучевые кораллы, новые морские ежи, новые морские лилии, резко сокращается количество брахиопод. Среди рыб преобладают лучепёрые, представленные новыми ганоидами и первыми костистыми. На суше постепенно занимали господствующее положение голосеменные: цикадовые и беннеттитовые, хвойные и гинкговые. К концу триаса вымирают стегоцефалы и пресмыкающиеся становятся наиболее распространёнными животными.

В юрский период господство в морях принадлежит аммонитам и белемнитам. Широкое развитие получают шестилучевые кораллы, принимающие участие в образовании рифов; многочисленны двустворчатые и брюхоногие моллюски, морские ежи. Появляются первые диатомовые водоросли. Важную роль играют лучепёрые рыбы (новые ганоиды) и водные пресмыкающиеся (ихтиозавры, плезиозавры). Наземная растительность охватывает обширные пространства земного шара и характеризуется развитием главным образом папоротников и голосеменных. Для Евразии выделяется две ботанико-географические провинции: северная умеренная, или сибирская, в которой господствуют гинкговые и хвойные, и южная тропическая, или индоевропейская, с преобладанием цикадовых и беннеттитовых. Развитие голосеменных, влажный и тёплый климат создавали благоприятные условия для расцвета пресмыкающихся, среди которых особенно выделилась группа динозавров («удивительные ящеры»). Среди динозавров были хищные и растительноядные животные, ходившие на двух и четырёх ногах и достигавшие гигантских размеров (до 35 м в длину). В юрское время были широко распространены летающие ящеры. По-видимому, в это же время от пресмыкающихся возникают первые птицы (археоптерикс), которые жили на деревьях, еще плохо летали, но отличались от пресмыкающихся постоянной температурой тела (теплокровностью), хорошо развитым головным мозгом и другими особенностями.

Разные виды динозавров господствовали на Земле в юрском периоде мезозоя

Разные виды динозавров господствовали на Земле в юрском периоде мезозоя

В юрское время становятся известными первые покрытосеменные растения и первые млекопитающие величиной с мышь или крысу, редкие представители которых отмечены уже в триасе. Высокое развитие мозга, способность к вскармливанию детёнышей молоком, забота о потомстве, постоянная температуpa тела, позволяющая им жить и быть активными при значительных колебаниях температуры внешней среды, дали млекопитающим значительные преимущества над пресмыкающимися.

В продолжение всей первой половины мелового периода в морях продолжали жить различные типы водорослей, мелкие фораминиферы, радиолярии; были разнообразны губки и шестилучевые кораллы, двустворчатые и брюхоногие моллюски, аммониты и белемниты, брахиоподы, правильные и неправильные морские ежи, морские лилии и др. К концу периода вымирают аммониты и белемниты, ганоидные рыбы и водные пресмыкающиеся. В середине мелового периода на суше значительно сокращается количество цикадовых, полностью вымирают беннеттитовые, увеличивается количество покрытосеменных, которые впервые появились уже в юрском периоде, а к концу мела и началу палеогена становятся преобладающим классом растений на 3емле. Это связано с высокой организацией их проводящей ткани и вегетативных органов, появлением у них завязи и двойного оплодотворения. В меловой период продолжается развитие динозавров и летающих ящеров, вымирающих полностью в конце периода. Птицы мелового периода обладают еще зубами, но уже относятся к настоящим («новым») птицам. Среди млекопитающих известны яйцекладущие, сумчатые и высшие млекопитающие — плацентарные, все еще небольших размеров.

В морях палеогена значительную роль играют красные, зелёные, бурые, диатомовые и другие водоросли. Появляются и достигают расцвета крупные фораминиферы (нуммулиты), очень разнообразны двустворчатые и брюхоногие моллюски, морские ежи. Широко развиты высшие ракообразные (раки, крабы). Среди рыб преобладают лучепёрые рыбы (костные). Шестилучевые кораллы, гидроидные полипы, мшанки и красные водоросли в тёплых морях принимали участие в образовании рифов. Наземная растительность и млекопитающие палеогена были еще мало похожи на современных. Довольно чётко выделяются 2 ботанико-географические провинции: тропическая и субтропическая (полтавская) — с преобладанием вечнозелёных двудольных, пальм, тропических папоротников, кипарисовых, и умеренная (тургайская) — листопадная, с гинкговыми, хвойными, широколиственными породами (каштан, бук, дуб, клён и др.)

Млекопитающие заняли господствующее положение и приспособились к различным условиям существования. Вначале преобладали сумчатые и примитивные плацентарные — насекомоядные, древние хищники и древние копытные. В дальнейшем млекопитающие стали обитать не только непосредственно на поверхности суши, но и приспособились к жизни на деревьях (древние приматы), к жизни в воздушной среде (летучие мыши) и к жизни в морях (древние киты). Вместе с птицами они заняли все те места обитания, которые в мезозое были заняты пресмыкающимися.

В морях неогена продолжают своё развитие разнообразные водоросли и различные типы беспозвоночных, родовой и видовой состав которых приближается к современному. Вымирают крупные фораминиферы {нуммулиты). Господствующее положение на суше принадлежит покрытосеменным, родовой состав которых почти не отличается от современного. В неогене появились представители семейств и родов, существующих доныне: предки лошадей, первые свиньи, олени, жирафы, кошки, хоботные (мастодонты и древние слоны), а также человекообразные обезьяны.

В течение четвертичного периода сформировалась современная флора и фауна, а также шёл длительный процесс очеловечения обезьяны. Наземный образ жизни, выработка прямой походки, освобождение рук и трудовая деятельность привели к появлению на 3емли разумного существа — человека.

Географические особенности Земли

Носителем наиболее своеобразных и характерных особенностей 3емли является географическая оболочка (ландшафтная сфера), заключающая в себе, несмотря на свою малую относительную толщину (включая тропосферу, прибл. 1/100 всего земного радиуса), самые яркие индивидуальные черты 3емли. В географической оболочке сосредоточивается тепло, притекающее от Солнца, вода может находиться в твёрдом, жидком и газообразном состояниях; только здесь существуют растения и животные, имеется почвенный покров, возникают осадочные горные породы; только здесь существует расчленение тела 3емли на сложную систему различающихся между собой региональных участков, возникающих в результате взаимодействия внешних (космических) и внутренних (теллурических) сил. В пределах географической оболочки происходит тесное соприкосновение и взаимное проникновение вещества внешних геосфер — литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. Одновременно здесь происходят интенсивный обмен и преобразование различных видов энергии. Верхняя поверхность литосферы и гидросферы условно называется земной поверхностью. Неправильная форма этой поверхности на границе литосферы и атмосферы создаёт разнообразие рельефа.

Одна из основных географических особенностей 3емли — это её разделение на сушу и Мировой океан. Из 510 млн. км2 земной поверхности морем занято 361 млн. км2 (71%), сушей — 149 млн. км2 (29%). Мировой океан делят на четыре части: Северный Ледовитый, Атлантический, Индийский и Тихий.

Океаны

Название океана Площадь (млн. км2 Наибольшая глубина (м)
Тихий 179,68 11 034
Атлантический 93,36 9219
Индийский 74,92 7450
Северный Ледовитый 13,10 5220

Над поверхностью Мирового океана суша поднимается в виде нескольких крупных массивов (материки) и множества менее значительных участков (острова). Различают 6 материков: Евразию, Северную Америку, Южную Америку, Африку, Австралию и Антарктиду.

Материки (с островами)

Название материка Площадь (млн. км2 Средняя высота (м) Наибольшая высота высота (м) на материке Население (млн. человек)
Австралия (с Океанией) 8,89 340 2234 39
Антарктида 14,1 2200 4700
Южная Америка 18,28 590 6960 418
Северная Америка 24,25 720 6194 566
Африка 30,30 750 5895 1200
Евразия 53,5 827 8848 5108

Сверху вниз по колонке горы: Косцюшко, Нильсон, Аконкагуа, Мак-Кинли, Килиманджаро, Джомолунгма (Эверест). Наиболее высокая вершина Океании — г. Карстенс — 5030 м (на о-ве Новая Гвинея).

Распределение суши и воды на 3емле крайне неравномерно: выделяются материковое и океаническое полушария, в одном из которых находится большая часть суши, в другом — большая часть Мирового океана. На суше преобладают высоты менее 1000 м (72% площади суши), средняя высота суши равна 875 м; в океане преобладают глубины от 3000 м до 6000 м (около 80% площади Мирового океана), средняя глубина Мирового океана около 3800 м. Таким образом, материки имеют общую форму плоскогорий, возвышающихся над дном океана в среднем на 4675 м. Морской области северных полярных стран (Северный Ледовитый океан) противоположна равная ей по площади материковая область южных полярных стран (Антарктида). Максимальная амплитуда рельефа литосферы (Джомолунгма — Марианская впадина) составляет около 20 км.

Наибольшие высоты суши и наибольшие глубины Мирового океана расположены асимметрично — на окраинах материков и океанов. Наиболее высокие горы образуют два крупных пояса. Один тянется вдоль берегов Тихого океана (Кордильеры Северной Америки, Анды, Антарктические Анды), другой пересекает Евразию в южной её части в широтном направлении (Альпы, Карпаты, Кавказ, Гиндукуш, Каракорум, Гималаи и др.). Эти высокие горы являются самыми молодыми, в основном — третичными. На дне Мирового океана, как и на суше, имеются, помимо равнин и плоскогорий, свои горные хребты (Ломоносова, Менделеева, Атлантический, Центральный Индийский, Гавайский и др.), расчленяющие океаническое дно на целую систему котловин, отделённых одна от другой повышениями. С областями возникновения молодых горных систем тесно связаны области развития землетрясений и вулканизма. На тихоокеанский пояс приходится около 80% освобождающейся сейсмической энергии 3емли, на европейско-азиатский — 15%.

Водные массы Мирового океана образуют совершенно своеобразную среду, в которой географические процессы протекают иначе, чем на суше. Уже вследствие размеров своей площади океан является главным приёмником солнечной энергии, а вследствие высокой теплоёмкости воды — также и главным аккумулятором этой энергии. Морские течения оказывают большое влияние на распределение тепла и атмосферных осадков. Приливы и отливы вызывают периодические затопления и осушения побережий, подпор воды в реках. Волны ведут непрерывную работу по разрушению и намыванию берегов. Океаны и моря являются также грандиозными областями аккумуляции минеральных и органических илов.

Кроме Мирового океана, вода находится в реках, озёрах, болотах, слагает ледники, снежный покров, морские льды, пропитывает до известной глубины почвы и горные породы, образует скопления в толще горных пород, входит в состав воздуха, является обязательной частью всякого организма. В Мировом океане содержится 1370 млн. км3 воды; подземные воды составляют свыше 60 млн. км3, почвенная влага — около 50 млн. км3, ледники — 21 млн. км3, в озёрах находится 750 тыс. км3 воды, в атмосфере — 12 300 км3, в реках — 1200 км3. Все формы водных масс переходят одна в другую в процессе обращения. Этот процесс играет исключительно важную роль в формировании и развитии ландшафтов и всей географической оболочки в целом. Ежегодно на поверхность 3емли выпадает 519 тыс. км3 атм. осадков (и такое же количество испаряется, причём на испарение затрачивается около 20% солнечной энергии, получаемой 3емлёй). Реки ежегодно выносят в океан 36 тыс. км3 воды. Влагооборот на 3емле происходит весьма интенсивно; чтобы образовалось годовое количество осадков, влага в атмосфере должна смениться 42 раза в год.

Нижней границей атмосферы является поверхность суши и моря; верхнюю границу условно проводят на высоте 3000 км, где плотность атмосферы почти уравнивается с плотностью межпланетного пространства (1 молекула, атом или ион на 1 см3). С помощью искусственных спутников и космических ракет вокруг 3емли обнаружены два концентрических пояса движущихся заряженных частиц. Эти частицы приходят к 3емли из мирового пространства и задерживаются магнитным полем 3емли. Пояса имеют наибольшую плотность и толщину над экваториальными широтами. Внутренний пояс простирается от высоты 600—1000 км до нескольких тысяч километров и состоит из протонов. Внешний пояс обнаружен на высоте около 50 тыс. км и состоит из электронов.

Атмосфера преобразует поступающую на 3емли солнечную энергию, химически воздействует на земную кору, защищает поверхность 3емли от охлаждения (при отсутствии атмосферы средняя температура земной поверхности была бы на 38° ниже), предохраняет организмы от гибельного действия ультрафиолетовых и космич. лучей и от ударов метеоритов. Особенно велика роль атмосферы в процессах распределения тепла и влаги, осуществляемых непрерывным перемещением воздушных масс, а также посредством диффузии. Тепло из низких широт переносится в высокие, что смягчает температурные контрасты между этими районами. При обмене воздухом между разными районами 3емли происходит и перенос влаги.

Шарообразная форма 3емли обусловливает различный в разных местах наклон солнечных лучей к земной поверхности и, как следствие, неодинаковое её нагревание на разных широтах. В сочетании с вращением 3емли вокруг оси это создаёт различные тепловые пояса. Зональные различия в нагревании 3емли порождают общую атмосферную циркуляцию. Оба эти фактора (неодинаковое нагревание и атмосферная циркуляция) приводят к зональности климатов, в силу которой зональны также воды на поверхности суши, процессы почвообразования, растительный покров, животный мир, а также температура, солёность и другие свойства воды Мирового океана, органический мир на его поверхности. Основные климатические пояса 3емли (от экватора к полюсам, по Б.П. Алисову): 1) экваториальный — постоянно жаркий и влажный, с пониженным атмосферным давлением и преимущественно слабыми ветрами в течение всего года; суточные колебания температуры больше годовых; 2) два субэкваториальных пояса (Северный и Южный), в которых летом преобладают экваториальные, зимой — тропические муссоны, зима лишь немного прохладнее лета, над сушей выражена сезонность осадков (дождливое лето, сухая зима); 3) два тропических пояса (Северный и Южный), характеризующиеся преобладанием пассатных ветров, высокими средними температурами в течение всего года и наличием одного или двух сухих сезонов; 4) два субтропических пояса с жарким летом и тёплой зимой, с хорошо выраженными сезонными изменениями в количестве осадков и направлении ветра (летом — режим тропического пояса, зимой — умеренного); 5) два умеренных пояса с большими сезонными колебаниями температуры, прохладной или холодной зимой (выпадает снег) и преобладанием западных ветров; 6) субарктический и субантарктический пояса с хорсшо выраженными сезонными изменениями в режиме температуры, осадков и ветра (летом — режим умеренного пояса, зимой — арктического или антарктического соответственно); 7) арктический и антарктический пояса с коротким прохладным или холодным летом и длинной холодной зимой; суточные колебания температуры меньше годовых; количество осадков очень небольшое.

Географическое распределение вод суши

Географическое распределение вод суши и типов их режима обнаруживает связь с климатом, почвенным покровом и растительностью. В отношении водного режима рек суша подразделяется на следующие пояса: 1) Экваториальный пояс обильного стока в течение всего года с некоторым его преобладанием осенью (Амазонка, Конго, реки Малакки, большей части Малайского архипелага). 2) Два пояса, главным образом в тропических широтах, а также в субтропиках на восточных окраинах материков с преобладанием летнего стока за счёт летних осадков (Ганг, Меконг, Янцзы, Нигер, Замбези, Парана и др.). 3) Два пояса, главным образом в умеренных широтах, а также на западных окраинах материков в субтропиках, где основные черты режима обусловлены, наряду с сезонным распределением осадков, в значительной мере также сезонным ходом температуры воздуха.

В двух последних поясах выделяются следующие типы режима: а) преобладание зимнего стока вследствие преобладания зимних осадков (субтропики средиземноморского типа); б) преобладание зимнего стока при равномерном распределении осадков в течение года и большом расходовании почвенной влаги на испарение летом (Дания, Бельгия, Нидерланды, Франция и Британские о-ва); в) преобладание весеннего дождевого, отчасти снегового стока; ледовый режим неустойчив (восточная часть Западной и Южной Европы, Малая Азия, большая часть территории США и юго-восток Южной Америки); г) преобладание весеннего снегового стока с устойчивой летне-осенней меженью на реках значительной территории и продолжительным ледовым покровом (Восточная Европа, Западная и Средняя Сибирь, север США, юг Канады, юг Патагонии). 4) Бореально-субарктический пояс, преимущественно со снеговым питанием рек летом и иссяканием стока зимой в районах распространения многолетней мерзлоты; продолжительный ледовый покров (северные окраины Евразии и Северной Америки); в Южном полушарии не имеет аналога вследствие отсутствия суши на соответствующих широтах. 5) Два высокоширотных пояса, в которых вода почти весь год находится в твёрдой фазе (Гренландия и другие арктические острова, Антарктида); на окраинах ледниковых щитов летом образуются реки в ледяных берегах. Для пустынных и полупустынных территорий всех поясов характерен скудный эпизодический сток.

Для горных рек характерно, как правило, увеличение стока с высотой (до известного предела). Основные типы водного режима горных рек: 1) питание преимущественно за счёт таяния ледников и «вечных» снегов с максимумом стока во второй половине лета (альпийский тип); 2) питание преимущественно за счёт сезонных снегов в конце весны — начале лета (среднегорный тип); 3) питание преимущественно за счёт подземных вод, наиболее ярко выраженное в нижнегорном поясе засушливых областей (зона шлейфов).

Роль живых организмов

Живые организмы встречаются на 3емли в сферическом слое (в биосфере), захватывающем низы стратосферы, тропосферу, гидросферу и осадочную оболочку литосферы. Вся масса живого вещества на 3емле (порядка 1013 т) составляет не более 0,1% массы земной коры, но т.к. живое вещество является в пределах географической оболочки самой активной формой материи, то даже небольшие его объёмы способны производить весьма крупные изменения. Важная роль организмов обусловлена повсеместным их распространением, избирательным характером их биохимической деятельности и исключительно высокой химической активностью живого вещества.

Поглощая при фотосинтезе солнечную энергию, растительные организмы создают химические соединения, при распаде которых эта энергия освобождается и способна производить разнообразную работу. Организмы участвуют в выветривании, почвообразовании, изменении рельефа, создании горных пород, регулируют современный состав атмосферы. Они же образуют один из наиболее сложных компонентов географической оболочки. Выветривание верхнего слоя земной коры при участии организмов приводит к образованию почвенного покрова. Поскольку основное влияние на этот процесс оказывают температуры, осадки и их соотношение, распределение почв на 3емли больше всего зависит от указанных факторов. В экваториальном поясе резко преобладают оподзоленные латеритные почвы. В тропических поясах, соответственно общему убыванию годового количества осадков в направлениях к субтропикам, за оподзоленными латеритными почвами приэкваториальных частей следуют красные, коричнево-красные, красно-бурые почвы саванн и сухих лесов и, наконец, слаборазвитые каменистые, песчаные и глинистые почвы пустынь. Во влажных и муссонных субтропиках основными почвами являются краснозёмы и желтозёмы, в западных зимневлажных субтропиках — серо-коричневые почвы, в сухих — серозёмы. Для более сухих частей умеренных поясов характерны серозёмы, пустынные бурозёмы, каштановые почвы и чернозёмы, для более влажных — бурые лесные, серые лесные, дерново-подзолистые и подзолистые лесные почвы. Наконец, в холодных климатах высоких широт (Арктика, Антарктика) развиты тундровые почвы. В горах распространены горные разновидности вышеуказанных зональных типов почв, характеризующиеся малой мощностью и большой щебнистостью.

Распространение типов земной флоры

Растительный покров 3емли образуют многочисленные исторически сложившиеся типы растительности, распространение которых в основных чертах также зонально. В экваториальном климате основной тип растительности — влажноэкваториальный лес. В тропиках основных типов несколько — соответственно различной длительности дождливого периода: листопадные тропические леса, смешанная древесно-травянистая растительность саванн, густые заросли ксерофитных кустарников и деревьев, скудная, главным образом кустарниковая, растительность пустынь. Для субтропических климатов характерны субтропические вечнозелёные жестколистные леса и древесно-кустарниковые заросли, полупустыни, пустыни и муссонные смешанные леса. В умеренном климате при более обильном увлажнении растут хвойные, смешанные и листопадные леса, при менее обильном увлажнении преобладает травянистая, полукустарниковая и кустарниковая растительность степей, полупустынь и пустынь умеренного пояса. В холодных климатах высоких широт — низкорослая травянистая и кустарниковая растительность тундры; значительная часть поверхности не имеет растительности и покрыта снегом и льдом.

Распространение типов земной фауны

Распространение типов животного населения 3емли обусловлено характером климата и особенно растительного покрова. Наибольшее количество видов и особей и наибольшее разнообразие форм наблюдаются во влажных экваториальных лесах. Здесь огромное количество животных обитает в кронах деревьев. У этих животных хорошо развиты приспособления к лазанью (острые когти, цепкий хвост) и к планирующему полёту. Листья и плоды тропических деревьев являются основным кормом многих животных. Большое количество насекомоядных животных привело к необычайно широкому развитию защитных приспособлений у насекомых (покровительственные окраска и форма, выработка ядов, отпугивающих веществ и т.д.). Под пологом леса могут передвигаться или очень мелкие зверьки (оленьки, агути) или такие крупные, как слоны и носороги, протаптывающие себе в лесу дороги.

Непрерывность развития в оптимальных условиях экваториальных лесов в течение длительного периода является причиной обилия в них древних примитивных форм животных. Животный мир других лесных типов тропиков (листопадные тропич. леса), субтропиков (субтропич. вечнозелёные жестколистные леса) и умеренного пояса (хвойные, смешанные и листопадные леса) более обеднён под влиянием понижения температур и, в некоторых типах,— уменьшения увлажнения. В лесах умеренного пояса резко падает число оседлых форм и возрастает количество видов перелётных птиц, кочующих и впадающих в спячку млекопитающих.

Саванны — область господства стадных травоядных животных; встречаются виды, питающиеся листьями деревьев (жирафы); многие виды обладают быстрым бегом и могут совершать длительные перекочёвки при засухе и во время пожаров. Пустыни характеризуются преобладанием роющих форм и видов, которые хотя и не роют нор сами, однако, прячутся в норы, вырытые другими животными. Растительных кормов относительно немного, поэтому виды, ведущие колониальный образ жизни, немногочисленны. Много быстро бегающих форм, в т.ч. тушканчиков и песчанок. В пустынях с рыхлым грунтом животные обладают щёточками из волосков или роговых чешуек, служащих для рытья нор. Много животных, ведущих ночной образ жизни. Ряд видов впадает в спячку на жаркий период года. В степях количество растительных кормов резко возрастает по сравнению с пустынями, поэтому многие растительноядные виды ведут колониальный образ жизни; вновь появляются стада копытных животных. Тундры характеризуются слабым развитием жизнедеятельности животных в почве (вследствие наличия многолетнемёрзлых горных пород и сильной заболоченности), резким обеднением видового состава, полным или почти полным отсутствием целого ряда групп (пресмыкающихся, земноводных, прямокрылых насекомых и пр.). В то же время некоторые виды представлены большим числом особей (ряд двукрылых, шмелей, лемминги, северные олени). Среди пернатого населения тундры практически отсутствуют оседлые формы — слишком продолжительна и сурова зима.

Географические пояса и природные зоны Земли

В результате наличия взаимосвязей между указанными компонентами ландшафта формируются определённые природные комплексы. Поэтому земная поверхность подразделяется на участки, каждый из которых характеризуется исторически сложившимся типом взаимосвязей между компонентами ландшафта и относительным сходством природных условий. Наиболее крупные из этих участков имеют особенности, возникшие в первую очередь в результате различных воздействий внутренних сил 3емли и поступления различных количеств солнечной энергии на её поверхность. Внутренние силы определили разделение поверхности 3емли на такие резко различные по всему комплексу природных условий образования, как материки и океаны, горы и равнины и т.п. Особенности поступления солнечной энергии при взаимодействии с др. факторами привели к возникновению географических поясов и природных зон. Географические пояса территориально близко соответствуют упомянутым выше климатическим поясам. Каждому из них свойственны особый режим тепла и особенности циркуляции атмосферы у земной поверхности и как следствие этого — своеобразная выраженность и ритмика ряда географических процессов (геоморфологических, гидроклиматических, биогеохимических и др.).

Географические пояса прослеживаются и в океане, хотя вследствие однородности и подвижности водной массы и физических свойств самой воды они выражены здесь менее отчётливо. Тем не менее хорошо выявляется распределение по поясам особенностей циркуляции, химического состава и физических свойств водных масс, а в связи с этим — количество форм и особей фито- и зоопланктона, рыб и других животных. Географические зоны выделяются в пределах географических поясов суши и отличаются от них большим единством природных условий. Самые характерные особенности природы географических зон обусловлены присущим им определённым соотношением тепла и влаги, количественно определяемым т.н. индексом сухости, закономерно изменяющимся на протяжении года. Большинство зон состоит из нескольких подзон. Географические зоны и подзоны получили наименования в основном по господствующим типам растительности.

Географические пояса сменяют друг друга от полюсов к экватору, географические зоны, кроме того, обычно и от океанов в глубь материка. Последнее объясняется увеличением континентальности климата, изменением соотношений тепла и влаги по мере удаления от океанов. В связи с этим в приокеанических и внутриматериковых частях, или секторах, материков образуются различные спектры (наборы) зон. На расположение зон в приокеанических секторах сильное влияние оказывают конфигурация материков и океанические течения. Географические зоны имеют преимущественно форму полос. Они закономерно повторяются в одинаковых поясах и секторах различных материков, при этом зоны Северного и Южного полушарий, как и пояса, аналогичны друг другу по типам ландшафтов.

Выраженность зональных черт природы сильно зависит от местных, индивидуальных особенностей территорий, сложившихся в процессе палеогеографического развития разных районов, и прежде всего от характера рельефа, геологического строения, особенно литологии поверхностных пластов, системы стока и т.п. Наименее резко зональность выражена в горных районах, где она осложняется высотной поясностью.

Каждый географический пояс имеет свой спектр зон. В арктическом и антарктическом поясах радиационный баланс имеет низкие положительные или отрицательные значения (в районах материкового оледенения). Вследствие этого температуры большую часть года отрицательные. Средние месячные температуры не выше +5°, поэтому даже при небольшом количестве осадков увлажнение является избыточным. Малое количество тепла ограничивает развитие биогеохимических процессов и почти исключает возможность существования высших растений. Указанным поясам свойственны ландшафты материковых льдов и зон полярных (арктической и антарктической) пустынь, занимающих большую часть территории островов Северного Ледовитого океана и Антарктиду и характеризующихся весьма продолжительным снежным покровом или оледенением, слабым развитием растительности (преобладают накипные лишайники) и почвообразовательных процессов.

В субарктическом и субантарктическом поясах количество солнечного тепла, поглощаемого поверхностью 3емли, всюду заметно превышает потери тепла путём излучения. Характерен значительный период устойчивых положительных температур. Наряду с интенсивным физическим выветриванием начинают играть роль химическое выветривание и водно-эрозионные процессы. На суше ландшафты этих поясов развиты почти исключительно в Северном полушарии, так как в этих широтах Южного полушария материковая суша отсутствует. Они относятся преимущественно к тундровой зоне, опоясывающей северные части Евразии и Америки, которой свойственны сильная заболоченность, многолетнемёрзлые горные породы, безлесная мохово-лишайниковая и кустарниковая растительность и тундрово-глеевые почвы. Меньшую территорию занимает зона лесотундры, окаймляющая с юга тундру. Она имеет переходный характер и сочетает лесные (таёжные) и тундровые ландшафты. В океанических условиях, где лето более холодное и влажное (Алеутские о-ва, Аляска, о-ва Субантарктики), распространены субполярные луга на дерново-глеевых почвах, представляющие собой подзону лесотундры.

В умеренных поясах радиационный баланс в 2—3 раза выше, чем в субарктическом и субантарктическом поясах. Характерна прохладная или холодная зима и продолжительное, довольно тёплое лето. Природные процессы характеризуются чётко выраженной сезонностью (периодичность снежного покрова, замерзания, вскрытия рек, вегетации растительности, миграции животных и др.) Значительна активность текучих вод, вызывающая расчленение поверхности. В отличие от арктического и субарктического поясов важное значение приобретают различия в степени континентальности и увлажнении климата. Вследствие этого в умеренном поясе, особенно на обширной суше Северного полушария, спектр зон наиболее разнообразен.

В наиболее увлажнённых частях материков (на их восточных и западных окраинах и в полосе территории, прилегающей к субарктическому и субантарктическому поясам) в обеих полушариях располагаются зоны лесов умеренного пояса. Зона Северного полушария протягивается сплошной полосой через Северную Америку в Евразию; зона Южного полушария занимает ограниченную территорию в Южном Чили, на Тасмании и юге Новой Зеландии. Для них характерно широкое развитие древесной растительности и сочетание подзолистого и дернового процессов почвообразования. В разных секторах выделяются подзоны тайги с преимущественно подзолистыми почвами, смешанных лесов с дерново-подзолистыми почвами и широколиственных лесов с бурыми лесными почвами. Далее в глубь материков, на территории которых годовая испаряемость уже достигает годового количества осадков, выделяется переходная зона лесостепей с серыми лесными почвами, оподзоленными и выщелоченными чернозёмами (в Евразии — от Средне-Дунайской низменности до северо-востока Китая, в Северной Америке — на Великих равнинах Канады). В переходной полосе между внутриматериковыми и восточными приокеаническими секторами (Центральные равнины США, Восточный Китай) лесостепные ландшафты представлены подзоной прерий с густой высокотравной растительностью на особом типе чернозёмовидных почв. В более континентальных и засушливых частях внутриматериковых секторов (на юго-востоке Европы, в Центральной Азии, Дальнем Востоке, Великих равнинах и межгорных плато Кордильер США) они сменяются степями с чернозёмными и тёмно-каштановыми почвами, а затем — полупустынями и пустынями. Пустыни резко выделяются слабым развитием биогеохимических процессов, преобладанием термического выветривания и интенсивным проявлением работы ветра, энергичной эрозионной и аккумулятивной деятельностью эпизодических водотоков, часто не имеющих выхода в океан, малой мощностью коры выветривания, примитивным характером почв (светло-каштановые и бурые), разреженностью и ксероморфностью растительности.

Прерии, степи, полупустыни и пустыни продолжаются далее в субтропических поясах, приобретая новые особенности.

В субтропических поясах радиационный баланс в 1,5 раза выше, чем в умеренных поясах. Почти весь год температуры выше 0°, но зимой случаются заморозки. Очень характерна сезонная смена циркуляция процессов и сезонность выпадения осадков, что в основном определяет сезонный режим геоморфологических, гидрологических, почвенных процессов и вегетации растений. На три пояса (страны Средиземья, юго-запада Африки, Австралии и США и в Среднем Чили) распространены зоны субтропических вечнозелёных жестколистных лесов и кустарников (средиземноморские) с влажной зимой и сухим летом, коричневыми почвами, ксероморфной растительностью, внутриматериковые территории (Западная и Центральная Азия, юг Австралии и межгорных плато США, северо-запад Аргентины) заняты зонами субтропических полупустынь и пустынь с разреженными склерофильными кустарниками и маломощными серозёмами. Далее к востоку, через субтропические степи, лесостепи (прерии), они переходят в зоны субтропических муссонных смешанных лесов (юго-восток Китая, Кореи, Центральной Японии, юго-восток Африки, Австралии и США) с летним максимумом осадков, краснозёмными и желтозёмными почвами.

В тропических, субэкваториальных и экваториальном поясах радиационный баланс в среднем вдвое выше, чем в умеренных поясах, и существенно не меняется с широтой. Важнейшую роль в формировании типов природных условий играет атмосферная циркуляция, определяющая здесь соотношения тепла и влаги.

В тропических поясах господствует пассатная циркуляция. Поэтому, за исключением восточных окраин материков, куда пассаты приносят влагу с океана, характерно крайне недостаточное увлажнение и преобладание зон тропических полупустынь и пустынь, занимающих западные и центральные секторы материков (Аравия и Сахара, Калахари и Намиб, Центральная и Западная Австралия, север Мексики, нагорье и побережье Центральных Анд). Им свойственны примитивные почвы, наряду со склерофитами — суккуленты. Восточнее располагаются зоны тропических редколесий, в которых сухой сезон ещё продолжительнее влажного, деревья ксерофильны, покров красно-бурых почв маломощный. На востоке поясов (восток Австралии, Центральной Африки, Бразильского нагорья и юг Флориды) расположены зоны тропических влажных лесов, характеризующиеся почти круглогодовыми осадками, развитием мощной коры выветривания и аллитизации почвенных процессов. Эти зоны выражены более или менее ярко в зависимости от рельефа территории.

Для субэкваториальных поясов особенно характерен сезонный ритм развития природы, обусловленный муссонной циркуляцией и сезонным режимом увлажнения. В этом поясе смена зон происходит под влиянием изменения увлажнения от низких широт к более высоким широтам. В связи с этим, различия между приокеаническими и внутриматериковыми частями выражены слабо. Внешние (притропические) части на 3 и в центре поясов (Декан, внутренние р-ны Индокитая, Судан, Восточно-Африканское плоскогорье и север Калахари, равнины Центр. Америки и центр Бразильского нагорья) занимают зоны саванн и редколесий. В связи с уменьшением увлажнения по направлению к тропикам, в них сменяются подзоны высокотравных, типичных и опустыненных саванн и, соответственно, красных, коричнево-красных и красно-бурых почв. Внутренние (приэкваториальные) и вост. приокеанич. части этих поясов представлены зонами экваториальных муссонных лесов. Продолжительность влажного периода достигает здесь 200 дней, в латеритных почвах выражены признаки оподзоливания, а в листопадно-вечнозелёных лесах во время сухого сезона большинство деревьев теряет листву лишь частично.

В экваториальном поясе, напротив, типично отсутствие сезонной ритмики процессов, значительный приток солнечного тепла сочетается с постоянно избыточным увлажнением, процессы аллитизации — с процессами оподзоливания, биогеохимические процессы, в т.ч. вегетация растений, интенсивны в течение всего года. Поэтому здесь выражена зона экваториальных лесов (гилей) с наиболее мощной корой выветривания и густыми вечнозелёными многоярусными лесами (Малайский архипелаг, впадина Конго, Западная Амазония).

Каждый материк, в зависимости от его географического положения, размеров, конфигурации и своеобразия палеогеографического развития, имеет свои особенности в расположении и характере природных зон. В Евразии, простирающейся от экватора до арктических широт, выражены почти все зоны Северного полушария. Значительные размеры и протяжённость её с запада на восток обусловливают очень широкое и полное развитие зон и подзон, типичных для внутриматериковых секторов (тайга, степи, полупустыни и пустыни), и их широтное простирание. С другой стороны, наличие с юга обширного океана и глубокое проникновение на север экваториального муссона вызывают выклинивание в восточной половине Евразии тропического пояса. В центральной, южной и восточной частях материка зональность сильно осложнена высотной поясностью.

Напротив, в Северной Америке, где также имеются почти все зоны от субэкваториального пояса до арктического, в связи с равнинностью её восточной части, хорошо выражены лесные зоны, обычные для восточных приокеанических секторов материков, и прилегающие к ним с запада зоны лесостепей (подзона прерий) и степей, простирающиеся меридионально. В Кордильерах, наряду с широтной зональностью, чётко прослеживается высотная поясность. Это характерно и для Анд Южной Америки. На востоке этого материка особенности конфигурации и рельефа приводят к отсутствию лесных зон субтропического и умеренного поясов в восточном приокеаническом секторе и наибольшему развитию зон саванн и редколесий, субэкваториальных лесов и гилей, субэкваториальных и экваториального поясов.

В Африке представлены все пояса и зоны от субтропиков до экваториального пояса, но на севере, в связи с континентальным влиянием Азии, отсутствуют зоны, характерные для восточных приокеанических секторов. Наиболее чётко широтное простирание зон выражено в равнинной северной половине Африки. На востоке и юге материка характер рельефа и конфигурация обусловливают дугообразное расположение зон. Подобная особенность присуща и Австралии, где преобладают зоны внутриматерикового сектора вследствие большой площади суши в тропическом поясе. Циркумполярное положение Антарктиды в антарктическом поясе определяет исключительное развитие материкового оледенения.