Титульный лист программыдисциплины (SYLLABUS)

Форма Ф СО ПГУ 7.18.4/19

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Кафедра биологии и экологии

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (SYLLABUS)

PEB 2207 – Происхождение и эволюция биосферы

Павлодар, 2013 г.

Лист утверждения программадисциплины (Syllabus)

ФормаФ СО ПГУ 7.18.4/19

УТВЕРЖДАЮДекан факультета ХТиЕ___________ Ахметов К.К.«___»_____________20__г.

Составитель: _________________ ст.преподаватель Биткеева А.А.

Программа дисциплины (Syllabus)

Происхождение и эволюция биосферы – PEB 2207для студентов очной формы обучения специальности 5В060800 – Экология

Программа разработана на основании рабочей учебной программы, утверждённой «___»_________20__г.

Рекомендована на заседании кафедры от «___»____________20__г. Протокол №_____.

Заведующий кафедрой ________________ Жумадина Ш.М. «____» ________20__г.

Одобрена учебно-методическим советом факультета химических технологий и естествознания«____»______________20__г. Протокол №____

Председатель УМС ________________ Каниболоцкая Ю.М.«____» ________20__г.

1. Паспорт учебной дисциплины

Наименование дисциплины Происхождение и эволюция биосферы

Дисциплина обязательного компонента

Количество кредитов и сроки изученияВсего – 3 кредитаКурс: 2Семестр: 4Всего аудиторных занятий – 45 часов

Лекции - 30 часов Практические /семинарские занятия – 15 часов Лабораторные – н/п

СРС – 90 часовв том числе СРСП – 22,5 часов

Общая трудоемкость - 135 часов

Форма контроляЭкзамен – 4 семестр

ПререквизитыДля освоения данной дисциплины необходимы знания, умения и навыки приобретённые

при изучении следующих дисциплин: Экология и устойчивое развитие; Экология растений;Экология микроорганизмов; Экология животных.

ПостреквизитыЗнания, умения и навыки, полученные при изучении дисциплины необходимы для

освоения следующих дисциплин: Учение об окружающей среде; Биологическая экология;Глобальная экология; Экология человека.

2. Сведения о преподавателях и контактная информацияФ.И.О. – Биткеева Алия АйтжановнаУчёная степень, звание, должность – магистр экологии, ст.преподаватель кафедры

биологии и экологии.Кафедра «Биология и экология», аудитория 417 телефон: 8(7182)67-36-85 (вн.1-257) Е-mail: aliya_bit@mail.ru

3. Предмет, цели и задачи

Предмет дисциплины - происхождение видов, происхождение и развитие биосферы иее составных частей, преобразование биосферы и ее составляющих в процессе эволюции.

Целью преподавания дисциплины является ознакомить студентов с происхождениембиосферы, происхождением организмов и жизни на Земле.

Задачи изучения дисциплины: - в процессе обучения определить разнообразие форм живых организмов;- в процессе обучения узнать основные гипотезы происхождения и развития биосферы;- изучить основные методы эволюционной теории.

4. Требования к знаниям, умениям, навыкам и компетенциямВ результате изучения данной дисциплины студенты должны:иметь представление о: - результатах научных исследований – теории Ч.Дарвина; гипотезы Опарина А.И. и законов

эволюции биосферы В.И.Вернадского.знать: - основные геологические эпохи развития жизни на Земле;

- систематическое и эволюционное положение основных биологических видов;- появление и зарождение человека.уметь: - использовать различные методы эволюционной биологии для объяснения того или

иного фактора эволюции;- определять систематическое положение видов; - понимать принципы и процессы, по которым устроена жизнь на Земле.приобрести практические навыки:- в определении систематического положения видов и их общих предков; - в понимании методов и основных теорий происхождения биосферы.быть компетентным:- в гипотезах и теориях происхождения и развития составных частей биосферы;- в идеях, методах и подходах эволюционной теории;- в ходе биологической эволюции видов.

5. Тематический план изучения дисциплины

Распределение академических часов по видам занятий

№п/п

Наименование тем Количество аудиторныхчасов по видам занятий

СРС

лекции практические(семинарские)

Всего в томчислеСРСП

1 Происхождение первых организмов на Земле.

3 2 9 2

2 Развитие Земли. 3 2 9 3

3 Появление и зарождение человека. 3 2 9 3

4 Происхождение Земли. Гипотеза происхождения жизни.

3 2 9 3

5 Теория происхождения биосферы. 3 1 9 2

6 Происхождение и развитие атмосферы. 3 1 9 2

7 Происхождение и развитие гидросферы. 3 1 9 2

8 Происхождение и развитие литосферы. 3 1 92

9 Учение В.И. Вернадского. 3 1 9 210 Составные части биосферы. 3 2 9 1,5

Всего: 135 (3 кредита) 30 15 90 22,5

6. Содержание лекционных занятий

Тема 1. Происхождение первых организмов на Земле.

1. Появление первых организмов на Земле.По палеонтологическим данным, основанным на изучении древнейших горных пород

Земли, первые живые организмы появились на Земле около 3,5 млрд лет т.н. По существу,первая живая клетка, так же, как и ее неживой прообраз — коацерватная капля, была капелькойпервичного океана, окруженной водоотталкивающей оболочкой, однако белки и нуклеиновыекислоты в ней не были случайным набором органических веществ. Они уже научились«понимать» друг друга, научились взаимодействовать.

Первые живые клетки уже обладали важнейшим свойством каждого живого организма —способностью к точному самовоспроизведению, самокопированию. Питались они готовымиорганическими веществами, которые образовались на ранних этапах формирования Землиабиогенным путем. По мнению большинства ученых, в период появления первых живыхорганизмов свободного кислорода в атмосфере древней Земли еще не было, поэтому у них был

анаэробный (безкислородный) тип дыхания. Таким образом, первыми живыми организмами наЗемле были, по-видимому, гетеротрофные (питающиеся готовыми органическими веществами)бактерии- анаэробы.

Анаэробами являются и многие почвенные бактерии, например возбудители столбняка,газовой гангрены, ботулизма. Все они облигатные анаэробы. В отличие от факультативныханаэробов, облигатные анаэробы не переносят присутствия кислорода в окружающей среде,кислород для них — яд. Именно поэтому опасность заражения столбняком гораздо выше, еслирана колотая и инфекция в ней развивается без доступа кислорода. Значительно менее опасныоткрытые раны и ссадины. Газовая гангрена тоже, как правило, начинает развиваться посленаложения на поврежденную конечность препятствующей доступу кислорода гипсовой повязки.Опасность тяжелого пищевого отравления — ботулизма — возникает при домашнемконсервировании, когда воздух удален предварительным кипячением, а герметичная крышкапрепятствует поступлению кислорода извне. В случае засолки огурцов или грибов в открытойпосуде возбудитель ботулизма не разовьется, поскольку он — облигатный анаэроб. При домашнемконсервировании возбудитель ботулизма уничтожить чрезвычайно трудно, поскольку его спорывыдерживают 5-6 часов непрерывного кипячения. Поэтому промышленное консервированиепроводят перегретым паром под давлением при температуре не 100, а 130°С в течение 1-2 часов.Бактерии-анаэробы древней Земли питались готовыми органическими веществами,образовавшимися в больших количествах на ранних этапах формирования Земли. Абиогенномусинтезу органических веществ способствовали высокая температура атмосферы и бурнаявулканическая деятельность. К моменту появления первых живых организмов Земля остыла иинтенсивность абиогенного синтеза органических веществ значительно снизилась. Развитиеанаэробов должно было неизбежно истощить запасы органических веществ, что, в свою очередь,привело бы к гибели всех живых организмов. Возможно, история развития жизни на Земле на этоми закончилась бы, если бы спустя всего 100 млн лет (3,4 млрд лет тому назад) под влияниемжесткой конкуренции за органические вещества на Земле не появилось новое поколение живыхорганизмов - фото синтезирующие бактерии.

Уникальной особенностью этих живых существ была способность осуществлятьфотосинтез, т.е. синтезировать органические вещества из неорганических с использованиемэнергии солнечного света. У первых фотосинтезирующих бактерий был необычный аноксигенныйтип фотосинтеза (он протекает без выделения кислорода).

2.Симбиотическая гипотеза происхождения эукариот.На ранних этапах биологической эволюции на Земле последовательно возникают, а затем

сосуществуют 3 поколения прокариот: бактерии-анаэробы, фотосинтезирующие бактерии ибактерии- аэробы (см. рис. 1). Фотосинтезирующие бактерии могли создавать органическиевещества из неорганических, а бактерии-аэробы умели очень экономно их расходовать. Лишенныеэтих преимуществ бактерии-анаэробы вынуждены были эксплуатировать полезные свойствадругих живых организмов. Один из способов одностороннего использования одного организмадругим — хищничество. На определенном этапе развития от бактерий-анаэробов произошлихищные амебовидные организмы, способные захватывать с помощью ложноножек и поглотать какфотосинтезирующих бактерий, так и бактерий-аэробов. Однако не все амебовидные хищникипереваривали захваченные бактерии, в некоторых случаях бактерии могли жить и размножатьсявнутри цитоплазмы хищника. Возникшее таким образом сообщество живых организмов обладаломногими ценными свойствами: способностью к фотосинтезу, обусловленной деятельностьюфотосинтезирующих бактерий, способностью к экономному и эффективному использованиюорганических веществ благодаря кислородному типу дыхания, характерному для бактерий-аэробов, и, наконец, способностью к активному передвижению и захвату добычи, свойственномухищной клетке-носите- лю. Со временем взаимовыгодные, симбиотические отношения этих трехгрупп организмов закрепились, стали устойчивыми: фотосинтезирующие бактерии превратилисьвхлоропласты, а аэробные бактерии-окислители - в энергетические станции клетки —митохондрии. Как митохондрии, так и хлоропласты и в настоящее время сохраняют собственныйнаследственный аппарат, размножаются независимо отделения клетки и наследуются черезцитоплазму но материнской линии.

Для управления сложным сообществом живых организмов и защиты собственногогенетического материала (ведь другие организмы, входящие в сообщество, имели своюгенетическую программу) у клетки-носителя возникает специальная клеточная органелла - ядро.

Живые организмы, клетки которых имеют оформленное ядро, называютсяэукариотами (от греч. еu - хорошо, полностью и karyon — ядро). Все растения, животные игрибы — эукариоты. Наследственная информация в ядрах эукариотических клеток хранится ввиде особых структур — хромосом, отчетливо видных под световым микроскопом в моментделения клетки. Первые эукариотические клетки появились на Земле около 2 млрд лет т.н. Болеедревние по происхождению бактерии не имеют оформленного ядра. Живые организмы, клеткикоторых не имеют оформленного ядра, называются прокариотами (от лат. pro — перед, раньше игреч. karyon — ядро). Все бактерии, в том числе и фотосинтезирующие, — прокариоты.Наследственная информация представлена в них одной-единственной кольцевой молекулой ДНК,лежащей непосредственно в цитоплазме и не различимой в обычный световой микроскоп.Поскольку но современным научным представлениям вес эукариотические клетки представляютсобой симбиотические сообщества двух или трех живых организмов, изложенную выше гипотезупроисхождения эукариот называют симбиотической. Первые эукариотические клетки, по-видимому, представляли собой амебовидные существа, многие из которых содержали какмитохондрии, так и хлоропласты.

Около 1,5 млрд лет т.н. от них возникают более совершенные эукариотические организмы,способные к быстрому активному передвижению — древние жгутиковые (см. рис. 1). Принятосчитать, что жгутики, так же как в свое время митохондрии и хлоропласты, произошли от каких-тодревних свободноживущих прокариот.

Древние жгутиковые, видимо, сочетали свойства растений и животных. Со временем те изних, которые оказались в среде с высоким содержанием органических веществ, утратилихлоропласты и превратились в одноклеточных животных — простейших, а сохранившиехлоропласты дали начало растениям. Естественно, наиболее древние по происхождению растения— одноклеточные, подвижные и имеют жгутики.

Литература: [1-6].

2. Развитие Земли.

1. Геологическая история Земли.Изучением основных этапов эволюции живого занимается палеонтология - наука об

ископаемых организмах.Поскольку биологической эволюции предшествовала длительная предбиологическая

эволюция, отдельные этапы биогенеза современная наука увязывает с геогенезом. В геологическойистории Земли выделяют различные эры, в которые происходили значительные геологическиепреобразования, перераспределялись суша и море, менялся климат и т.п. Кроме того, послевозникновения жизни каждая эра характеризовалась своеобразием растительного и животногомира.

За период от 5 млрд лет назад до настоящего времени известны следующие геологическиеэры: катархей, архей, протерозой, палеозой, мезозой и кайнозой.

Возраст Земли — около 5 млрд лет. Жизнь на нашей планете возникла в архее примерно 3,5млрд лет назад. В это время появляются первые живые клетки — прокариоты. Прокариоты —простые организмы, способные к быстрому размножению, легко приспосабливающиеся кизменяющимся условиям окружающей среды. Характерное свойство прокариотов — отсутствиевыраженного ядра. Эти организмы были анаэробными, т.е. могли жить без кислорода. Всенеобходимые для жизни вещества они получали в готовом виде из окружающей среды, т.е. былигетеротрофами.

С этого геологического времени начал действовать принцип Реди: живое происходиттолько от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница,несмотря на то, что имеется постоянное взаимодействие. В дальнейшем данное обобщение былозаново сформулировано В.И. Вернадским в 1924 г.Однако истощение первичного органического «бульона» потребовало радикального измененияспособов питания. На смену гетеротрофам пришли автотрофы — живые организмы,существующие за счет солнечной энергии и вырабатывающие необходимые для жизни веществасамостоятельно (фотосинтез).

Фотосинтез сыграл существенную роль в биогенезе, способствовал общему ускорениюэволюции органической материи. На этом этапе преимущество получили аэробные организмы,

способные жить только в присутствии кислорода. Появление автотрофов существенно повлияло насостав земной атмосферы.

Примерно 1 млрд лет назад произошло разделение эукариотов на растительные и животныеклетки. В дальнейшем растительные клетки эволюционировали в сторону использованияфотосинтеза для обеспечения себя энергией, а животные клетки развивались в направлениисовершенствования способов передвижения.

Следующим существенным шагом в биологической эволюции стало появление 900 млн летназад полового размножения. Этот механизм размножения значительно повышает видовоеразнообразие, что, с одной стороны, позволяет живым организмам лучше приспособиться кусловиям окружающей среды, а с другой стороны значительно ускоряет эволюционный процесс.

Появление первых многоклеточных организмов произошло примерно 800 млн лет назад.Многоклеточный организм обладает развитыми органами и тканями, т.е. более дифференцированпо сравнению с одноклеточным.

Примерно 8 млн лет назад начали формироваться современные семейства млекопитающих.В этот же период появляются разнообразные виды приматов и тем самым сложились

предпосылки для начала антропогенеза: 2-3 млн лет назад началось очередное вымирание лесов.Одна из групп антропоидных обезьян постепенно стала осваивать новые огромные открытыепространства. Предположительно именно от этих обезьян произошли люди.

Сейчас жизнь на Земле представлена клеточными и доклеточными организмами.Доклеточные живые организмы — вирусы и фаги.

Вирусы - переходная форма, объединяющая в себе свойства живого и неживого. Слово«вирус» образовано от латинского «вирус» — яд. Вирусы были открыты только в 1892 г. русскимученым Д. Ивановским. С одной стороны, они состоят из белков и нуклеиновых кислот испособны к самовоспроизводству, т.е. имеют признаки живых организмов, но с другой стороны,вне чужого организма или клетки они не проявляют признаков живого — не имеют собственногообмена веществ, не реагируют на раздражители, не способны к росту и размножению.

Клеточные организмы традиционно разделяют на четыре царства: микроорганизмы, грибы,растения и животные. Основными группами органической природы считаются растения иживотные.

В настоящее время царство растений представлено более чем 500 ООО видов, царствоживотных — более 1,2 млн видов.В истории биосферы бывали временные остановки прогрессивного развития, но они никогда непереходили в стадию деградации, поворота развития вспять. Чтобы убедиться в этом, достаточнопосмотреть на основные вехи в истории развития биосферы: появление простейших клеток-прокариотов; появление значительно более организованных клеток-эукариотов; объединение клеток-эукарйотов с образованием многоклеточных организмов,

функциональная дифференциация клеток в организме; появление организмов с твердыми скелетами и формирование высших животных; возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирование мозга как

органа сбора, систематизации, хранения информации и управления на ее основе поведениеморганизмов;

формирование разума как высшей формы деятельности мозга; образование социальной общности людей — носителей разума. Вершиной направленного

развития биосферы стало появление в ней человека. Литература: [1-6].

Тема 3: Появление и зарождение человека.

1. Происхождение человека.Попытки понять и объяснить, как возник человек, отражены в верованиях, легендах,

сказаниях самых разных племен и народов. В решении этой проблемы особенно обостреннопроявляется борьба материалистических и идеалистических взглядов. Долгое время научныезнания были слишком отрывистыми и неполными, чтобы решить проблему происхождениячеловека. Лишь в 1857 году Ч.Дарвин высказал гипотезу, а в 1871 году в своем труде<Происхождение человека и половой отбор> убедительно доказал, что люди произошли от

обезьяны, а не созданы актом божественного творения, как учит церковь. <Если мы не станемнарочито закрывать глаза, то при современном уровне знаний сможем приблизительно узнатьнаших прародителей, и нам незачем стыдиться их>, - писал Ч.Дарвин. Роль социальных факторов,на которую также указывал Ч.Дарвин, была раскрыта Ф.Энгельсом в работе <Роль труда впроцессе превращения обезьяны в человека> (1896). К 80-м годам нашего столетиямногочисленные ископаемые находки и использование самых разнообразных методовисследования позволили значительно прояснить вопросы эволюции человекообразных, хотя исейчас невозможно с полной уверенностью сказать, от каких именно обезьяноподобных предковпроизошел человек.

Общность человека и позвоночных животных подтверждается общностью плана ихстроения: скелет, нервная система, системы кровообращения, дыхания, пищеварения. Особенноубедительно родство человека и животных обнаруживается при сравнении их эмбриональногоразвития. На его ранних этапах зародыш человека трудно отличить от зародышей другихпозвоночных животных. В возрасте 1,5 - 3 месяцев у него имеются жаберные щели, а позвоночникоканчивается хвостом. Очень долго сохраняется сходство зародышей человека и обезьяны.Специфические (видовые) человеческие особенности возникают лишь на самых поздних стадияхразвития.

Рудименты и атавизмы служат важным свидетельством родства человека с животными.Рудиментов в теле человека около 90: копчиковая кость (остаток редуцированного хвоста); складкав уголке глаза (остаток мигательной перепонки); тонкие волосы на теле (остаток шерсти); отростокслепой кишки - аппендикс и др. Все эти рудименты бесполезны для человека и являютсянаследием животных предков. К атавизмам (необычайно сильно развитым рудиментам) относятсянаружный хвост, с которым очень редко, но рождаются люди; обильный волосяной покров на лицеи теле; многососковость, сильно развитые клыки и др.

Общность плана строения, сходство зародышевого развития, рудименты, атавизмы -бесспорные доказательства животного происхождения человека и свидетельство того, что человек,как и животные, - результат длительного исторического развития органического мира.

По строению и физиологическим особенностям наиболее близкие родственники человека -человекообразные обезьяны, или антропоиды (от греч. антропос - человек). К ним относятсяшимпанзе, горилла, орангутанг. О близком родстве между человеком и антропоидамисвидетельствуют сходные детали строения: общий характер телосложения, редукция хвоста,хватательная кисть с плоскими ногтями и противопоставленным большим пальцем, форма глаз иушей, одинаковое число резцов, клыков и коренных зубов; полная смена молочных зубов и многоедругое. Очень важны черты физиологического сходства: общие группы крови, болезни(туберкулез, грипп, оспа, холера, СПИД, воспаление легких) и паразиты (например, головнаявошь); обнаружена поразительная близость хромосомного аппарата. Диплоидное число хромосом(2n) у всех человекообразных обезьян - 48, у человека - 46. Различие в хромосомных числахобусловлено тем, что хромосома человека образована слиянием двух хромосом, гомологичныхтаковым у шимпанзе. Сравнение белков человека и шимпанзе показало, что в 44 белкахпоследовательности аминокислот отличаются у них лишь на 1%. Многие белки человека ишимпанзе, например гормон роста, взаимозаменимы.

Тщательное изучение высшей нервной деятельности человекообразных обезьян выявилоблизость этих животных к человеку и по ряду их поведенческих реакций. В этом отношенииособенно показательна их способность использовать различные предметы в качестве простейшихорудий. Наиболее близок человек к африканским человекообразным обезьянам --к горилле иособенно к шимпанзе. В ДНК человека и шимпанзе не менее 90% сходных генов. Изучение всехособенностей строения и развития показывает, что человек принадлежит к семейству Гоминидыотряда Приматы класса Млекопитающие. Однако между человеком и человекообразнымиобезьянами есть и коренные отличия. Только человеку присуще истинное прямо хождение исвязанные с этим особенности строения S-образного позвоночника с отчетливыми шейными ипоясничными изгибами, низким расширенным тазом, уплощенной в переднезаднем направлениигрудной клеткой, пропорциями конечностей (удлинение ног сравнительно с руками ), сводчатойстопой с массивным и приведенным большим пальцем, а также особенности мускулатуры ирасположения внутренних органов. Кисть человека способна выполнять самые разнообразные ивысокоточные движения. Череп человека более высокий и округленный, не имеет сплошныхнадбровных дуг; мозговая часть черепа в большей степени преобладает над лицевой, лоб высокий,челюсти слабые, с маленькими клыками, подбородочный выступ отчетливо выражен. Мозг

человека примерно в 2,5 раза больше мозга человекообразных обезьян по объему (1000 - 1800сммаленьк_ом отношении особенно п- по площади его поверхности, в 3-4 раза - по массе. Учеловека сильно развита кора больших полушарий мозга, в которых расположены важнейшиецентры психики и речи. Только человек обладает членораздельной речью, в связи с этим для негохарактерно развитие лобной, теменной и височной долей мозга, наличие особого головногомускула в гортани и других анатомических особенностей.

2. Эволюция человека Ф.Энгельс о роли труда в превращении древних обезьян в человека. Глубокие,качественные различия между человеком и человекообразными обезьянами связаны собщественно-трудовой (социальной) деятельностью людей. Отличительная черта человека -создание и применение орудий труда. С их помощью он изменяет среду обитания, сам производитнеобходимое; животные же используют лишь данное природой. Применение орудий труда резкоуменьшило зависимость человека от природы, ослабило действие естественного отбора, Впроцессе труда (совместная охота, изготовление орудий ) люди объединялись, что порождалонеобходимость общения и вело к возникновению речи как способа этого общения. Под влияниемтруда и речи <мозг обезьяны постепенно превратился в человеческий мозг, который при всемсходстве с обезьяньим далеко превосходит его по величине и совершенству>. Развитие мозга иорганов чувств, совершенствование сознания <оказывало обратное воздействие на труд и на язык,давая обоим все новые и новые толчки к дальнейшему развитию> (Ф.Энгельс, К.Маркс Соч. 2-еизд. Т. 20. С. 490).

Энгельс впервые указал на роль труда как решающего фактора в становлении человека.Труд, по его словам, - <: первое основное условие всей человеческой жизни, и притом в такойстепени, что мы в известном смысле должны сказать: труд создал самого человека> (Маркс К.,Энгельс Ф. Соч. 2-е изд. Т. 20 С.486). Данные современной антропологии подтвердили теорию Ф.Энгельса о роли труда в происхождении человека. На протяжении многих миллионов лет шелотбор особей, способных к орудийной деятельности, более смекалистых, с более ловкими руками.На всем пути палеонтологической летописи человека останкам наших далеких предковсопутствуют остатки орудий труда той или иной степени сложности.

Все условия материальной и духовной жизни современного человека есть продукт трудамногих поколений людей.

Предпосылки антропогенеза. Предполагается, что общие предки человекообразныхобезьян и человека - стадные узконосые обезьяны, жившие на деревьях в тропических лесах.Переход их к наземному образу жизни, вызванный похолоданием климата и вытеснением лесовстепями, привел к прямо хождению. Выпрямленное положение тела и перенос центра тяжестивызвали перестройку дугообразного позвоночного столба, свойственного всем четвероногимживотным, на S-образный, что придало ему гибкость. Образовалась сводчатая пружинящая стопа,расширился таз, грудная клетка стала шире и короче, челюстной аппарат легче и главное -передние конечности освободились от необходимости поддерживать тело, их движения сталиболее свободными и разнообразными, функции усложнились.

Переход от использования предметов к изготовлению орудий труда - рубеж междуобезьяной и человеком. Эволюция руки шла путем естественного отбора мутаций, полезных длятрудовой деятельности. Таким образом, рука не только орган труда, но и его продукт. Первымиорудиями труда были орудия охоты и рыболовства. Наряду с растительной стала ширеиспользоваться более калорийная мясная пища. Приготовленная на огне пища уменьшиланагрузку на жевательный и пищеварительный аппараты, в связи с чем потерял свое значение ипостепенно исчез в процессе отбора теменной гребень, к которому у обезьян прикрепляютсяжевательные мышцы, стал короче кишечник. Наряду с прямо хождением важнейшейпредпосылкой антропогенеза явился стадный образ жизни, который по мере развития трудовойдеятельности и необходимости обмениваться сигналами обусловил развитие членораздельнойречи. Медленный отбор мутаций преобразовал неразвитую гортань и ротовой аппарат обезьян ворганы речи человека. Первопричиной возникновения языка послужил общественно-трудовойпроцесс. Труд, а затем и членораздельная речь - те факторы, которые контролировали генетическиобусловленную эволюцию мозга и органов чувств человека . А это, в свою очередь, привело кусложнению трудовой деятельности. Конкретные представления об окружающих предметах иявлениях обобщались в абстрактные понятия, развивались мыслительные и речевые способности.Формировалась высшая нервная деятельность, и развивалась членораздельная речь. Переход к

прямо хождению, стадный образ жизни, высокий уровень развития мозга и психики,использование предметов в качестве орудий для охоты и защиты - те предпосылки очеловечивания,на основе которых развивались и совершенствовались трудовая деятельность, речь и мышление. Предшественники человека. В начале кайнозоя, более 40 млн. лет назад, появились первыеприматы. От них обособились несколько ветвей эволюции, приведших к современнымчеловекообразным обезьянам, другим приматам и человеку. Современные человекообразныеобезьяны - не предки человека, но происходят от общих с ним, уже вымерших предков - наземныхчеловекообразных обезьян - дриопитеков. Они появились 17 - 18 млн. лет назад, в конце неогена, ивымерли около 8 млн. лет назад. Обитали в тропических лесах. Некоторые их популяции иположили, видимо, начало эволюции человека, его предшественникам - австралопитекам. Австралопитеки (от лат. Australis - южный, греч. питекос - обезьяна) - вымершая группагоминид (прямоходящих приматов).Их скелетные остатки найдены в Южной Африке. Этидвуногие существа размером с шимпанзе имели много черт, сближающих их с человеком (формазубов, строение черепной коробки, форма таза). Однако размером мозга (650 см ) они непревосходили современных человекообразных обезьян. Раскопки последних 30 лет в ВосточнойАфрике (Д. Лики и др.) показали, что австралопитеки жили свыше 5 млн. лет назад, аследовательно, для эволюции предков человека путем отбора было достаточно времени. Болеепоздние из австралопитеков явились, видимо, непосредственными предками людей. Они получилиназвание <человек умелый> . По своему внешнему виду и строению человек умелый не отличалсяот человекообразных обезьян, но уже умел изготовлять примитивные режущие и рубящие орудияиз гальки. Многие группы, вступив на путь очеловечивания и не закончив его, погибли в борьбе засуществование. Естественный отбор способствовал выживанию особей и групп, обладающихнавыками к трудовой деятельности. Этапы становления человека. В эволюции человека (Homo) различают три этапа:

1. Древнейшие люди, к которым относятся питекантроп, синантроп и гейдельбергскийчеловек (вид человек прямоходящий - Homo erectus).

2. Древние люди - неандертальцы (первые представители вида человек разумный - Homosapiens).

3. Современные (новые) люди, включающие ископаемых кроманьонцев и современныхлюдей (вид человек разумный - Homo sapiens).

Линия человека отделилась от общего с обезьянами ствола не ранее 10 и не позднее 6 млн.лет назад. Первые представители рода Homo появились около 2 млн. лет, а современный человек -не позднее 50 тыс. лет назад. Древнейшие следы трудовой деятельности датируются 2,5 - 2,8 млн.лет (орудия из Эфиопии). Многие популяции человека разумного не сменяли друг другапоследовательно, а жили одновременно, ведя борьбу за существование и уничтожая более слабых. Древнейшие люди жили 2 млн. - 500 тыс. лет назад. Питекантроп - <обезьяночеловек>. Останки были обнаружены сначала на о. Ява в 1891году Е. Дюбуа, а затем в ряде других мест. Питекантропы ходили на двух ногах, объем мозга у нихувеличился, они пользовались примитивными орудиями труда в виде дубин и слегка обтесанныхкамней. Низкий лоб, мощные надбровные дуги, полусогнутое тело с обильным волосянымпокровом - все это указывало на их недавнее (обезьянье) прошлое. Синантроп, останки которого найдены в 1927 - 1937 гг. в пещере близ Пекина, во многомсходен с питекантропом, это географический вариант человека прямоходящего. Синантропы ужеумели поддерживать огонь. Основным фактором эволюции древнейших людей был естественный отбор. Древние люди характеризуют следующий этап антропогенеза, когда в эволюции начинаютиграть роль и социальные факторы: трудовая деятельность в группах, которыми они жили,совместная борьба за жизнь и развитие интеллекта. К ним относятся неандертальцы, останкикоторых были обнаружены в Европе, Азии, Африке. Свое название они получили по месту первойнаходки в долине р. Неандер (ФРГ). Неандертальцы жили в ледниковую эпоху 200 - 35 тыс. летназад в пещерах, где постоянно поддерживали огонь, одевались в шкуры. Орудия труданеандертальцев много совершеннее и имеют некоторую специализацию: ножи, скребла, ударныеорудия. Нарошеннее и имеют некоторую специализацию: ножи, скребла, ударные орудия.Настоящие название они получили по месту первой находки в долине р. Неандер (ФРГ). челюстисвидетельствовала о членораздельной речи. Неандертальцы жили группами по 50 - 100 человек.Мужчины коллективно охотились, женщины и дети собирали съедобные корни и плоды, старикиизготавливали орудия. Последние неандертальцы жили среди первых современных людей, а затем

были ими окончательно вытеснены. Часть ученых считают неандертальцев тупиковой ветвьюэволюции гоминид, не участвовавшей в формировании современного человека. Современные люди. Возникновение людей современного физического типа произошлоотносительно недавно, около 50 тыс. лет назад. Их останки найдены в Европе, Азии, Африке иАвстралии. В гроте Кроманьон (Франция) было обнаружено сразу несколько скелетов ископаемыхлюдей современного типа, которых и назвали кроманьонцами. Они обладали всем комплексомфизических особенностей , который характее-цами. Они обладали всем комплексом физическихособенностей , который характ-оитая членораздельная речь, на что указывал развитыйподбородочный выступ; строительство жилищ, первые зачатки искусства (наскальные рисунки),одежда украшения, совершенные костяные и каменные орудия труда, первые прирученныеживотные - все свидетельствует о том, что это настоящий человек, окончательно обособившийсяот своих звероподобных предков. Неандертальцы, кроманьонцы и современные люди образуютодин вид - Homo sapiens - человек разумный; этот вид сформировался не позднее 100 - 40 тыс. леттому назад. В эволюции кроманьонцев большое значение имели социальные факторы, неизмеримовыросла роль воспитания, передачи опыта. Движущие силы антропогенеза. В эволюции человека - антропогенезе - важнейшая рольпринадлежит не только биологическим факторам (изменчивость, наследственность, отбор), но исоциальным (речь, накопленный опыт трудовой деятельности и общественного поведения).Особенности человека, обусловленные социальными факторами, не фиксируются генетически ипередаются не по наследству, а в процессе воспитания и обучения. На первых этапах эволюциирешающее значение имел отбор на большую приспособляемость к быстро меняющимсяобстоятельствам. Однако впоследствии способность передавать из поколения в поколениегенетические приобретения в виде разнообразной научно-технической и культурной информациистала играть все более важную роль, освобождая человека от жесткого контроля естественногоотбора. Социальные закономерности приобрели важное значение в эволюции человека.Победителями в борьбе за существование оказывались не обязательно самые сильные, а те, ктосохранял слабых: детей - будущее популяции, стариков - хранителей информации о способахвыжить (приемы охоты, изготовление орудий и т.п.). Победа популяций в борьбе за существованиеобеспечивалась не только силой и разумом, но и способностью жертвовать собой во имя семьи,племени. Человек - общественное существо, отличительной чертой которого является сознание,сформировавшееся на основе коллективного труда. В эволюции человека разумного социальные отношения играют все возрастающую роль.Для людей современных ведущими и определяющими стали общественно-трудовые отношения.В этом качественное своеобразие эволюции человека. Хотя мутационный процесс продолжается, биологическая эволюция человека будет и далеезамедляться благодаря ослаблению естественного отбора, прекращению его видообразующейфункции. Однако в пределах вида возможны колебания: в длине тела (доспехи средневековыхрыцарей малы большинству современных европейцев), изменении темпов онтогенеза (акселерацияподростков) и т.п. Жизнеспособность человеческого общества в целом возрастает, так как по мереразвития цивилизации, устранения национальных и расовых барьеров обеспечивается обменгенами между ранее изолированными популяциями, увеличивается гетерозиготность иуменьшается возможность проявления рецессивных генов. Средствами, контролирующимиэволюцию человека, являются предохранение от воздействия мутагенных факторов, разработкаметодов лечения наследственных болезней, раскрытие способностей человека в детском июношеском возрасте и создание оптимальных условий для обучения и воспитания, для повышениякультурного уровня всего общества.

Литература: [1-6].

Тема 4. Происхождение Земли

1.Фазы эволюции Земли.В современной астрономии принята концепция холодного начального состояния

планет, которые под влиянием электромагнитных и гравитационных сил образовались врезультате объединения твердых частиц газово-пылевого облака, окружавшего Солнце.Протопланетная туманность состояла из плотного межзвездного вещества, которое могло

образоваться в результате взрыва относительно недалекой сверхновой звезды,ускорившего процесс конденсации газа.

Уровень давления в протопланетном облаке был таков, что вещество из газаконденсировалось сразу в твердые частицы, минуя форму жидкости. В некоторый моментплотность газа оказалась столь высокой, что в нем образовались уплотнения. Сталкиваясьдруг с другом, газовые сгустки продолжали сжиматься и уплотняться, образуя такназываемые допланетные тела. Образование допланетных тел продолжалось десяткитысяч лет. Столкновение этих тел друг с другом привело к тому, что наиболее крупные изних начали еше более увеличиваться в размерах, вследствие чего образовались планеты, втом числе и наша Земля.

Ранняя история развития Земли включает три фазы эволюции: аккреции(рождения); расплавления внешней сферы земного шара; первичной коры (лунная фаза).Фаза аккреции представляла собой непрерывное выпадение на растушую Землю всебольшего количества крупных тел, укрупняющихся в полете при соударениях междусобой, а также в результате притяжения к ним более удаленных мелких частиц. Крометого, на Землю падали и самые крупные объекты — планетезималии, достигавшие впоперечнике многих километров. В фазу аккреции Земля приобрела примерно 95%современной массы. На это ушло около 17 млн лет (правда, некоторые исследователиувеличивают этот срок до 400 млн лет). При этом Земля оставалась холоднымкосмическим телом, и только в конце этой фазы, когда началась предельно интенсивнаябомбардировка ее крупными объектами, произошло сильное разогревание, а затем иполное расплавление вещества поверхности планеты.

Фаза расплавления внешней сферы земного шара наступила в промежутке 4-4,6млрд лет назад. В это время произошла общепланетарная химическая дифференциациявещества, которая привела к формированию центрального ядра Земли и обволакивающейего мантии. Позже образовалась земная кора.

В этой фазе поверхность Земли представляла собой океан тяжелой расплавленноймассы с вырывающимися из него газами. В него продолжали стремительно падать мелкиеи крупные космические тела, вызывая всплески тяжелой жидкости. Над раскаленнымокеаном нависаю сплошь затянутое густыми тучами небо, с которого не могло упасть никапли воды.

Лунная Фаза - время остывания расплавленного вещества Земли в результатеизлучения тепла в космос и ослабления метеоритной бомбардировки. Так образоваласьпервичная кора базальтового состава. Тогда же и происходило образование гранитногослоя материковой коры. Правда, механизм этого процесса до сих пор не ясен. В луннуюфазу шло постепенное остывание поверхности Земли от температуры плавлениябазальтов, составляющей от 800- 1000 до 100 °С. Когда температура опустилась ниже 100°С из атмосферы выпала вся вода, покрывшая Землю. В результате сформировалисьповерхностные и грунтовые стоки, появились водоемы, в том числе и первичный океан.

2.Гипотеза происхождения жизни на ЗемлеПроблема жизни и живого является объектом исследования многих естественных

дисциплин, начиная с биологии и завершая философией, математикой, рассматривающихабстрактные модели феномена живого, а также физикой, определяющей жизнь с позицийфизических закономерностей.

Вокруг этой главной проблемы концентрируются все другие более частныепроблемы и вопросы, а также строятся философские обобщения и выводы.

В соответствии с двумя мировоззренческими позициями — материалистической иидеалистической — еще в древней философии сложились противоположные концепциипроисхождения жизни: креационизм и материалистическая теорияпроисхождения органической природы из неорганической.

Сторонники креационизма утверждают, что жизнь возникла в результате актабожественного творения, свидетельством чего является наличие в живых организмахособой силы, управляющей всеми биологическими процессами. Сторонникипроисхождения жизни из неживой природы утверждают, что органическая природавозникла благодаря действию естественных законов. Позднее эта концепция былаконкретизирована в идее самозарождения жизни.

Концепция самозарождения, несмотря на ошибочность, сыграла позитивнуюроль; опыты, призванные ее подтвердить, представили богатый эмпирический материалдля развивающейся биологической науки. Окончательный отказ от идеи самозарожденияпроизошел только в XIX в.

В XIX в. также была выдвинута гипотеза вечного существования жизни и еекосмического происхождения на Земле. Было высказано предположение, что жизньсуществует в космосе и переносится с одной планеты на другую.

В начале XX в. идею космического происхождения биологических систем наЗемле и вечности существования жизни в космосе развивал русский ученый академикВ.И.Вернадский.

Принципиально новая гипотеза происхождения жизни была изложена академикомА.И.Опариным в книге «Происхождение жизни», опубликованной в 1924 г. Он выступил сутверждением, что принцип Реди, вводящий монополию биотического синтеза органическихвеществ, справедлив лишь для современной эпохи существования нашей планеты. В начале жесвоего существования, когда Земля была безжизненной, на ней происходили абиотические синтезыуглеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция.

В современной науке принята гипотеза абиогенного (небиологического)происхождения жизни под действием естественных причин в результате длительногопроцесса космической, геологической и химической эволюции — абиогенеза, основойкоторой явилась гипотеза академика А. И. Опарина. Абиогенезная концепция неисключает возможности существования жизни в космосе и ее космического про-исхожления на Земле.

Однако, исходя из современных достижений науки, к гипотезе А.И. Опаринанапрашиваются следующие уточнения.

Жизнь не могла возникнуть на поверхности (или около нее) воды Океана,поскольку в те далекие времена Луна находилась много ближе к Земле, чем в настоящеевремя. Приливные волны должны были быть огромной высоты, большой разрушительнойсилы. Протобионты в этих условиях просто не могли образоваться. Из-за отсутствияозонового слоя под воздействие жесткого ультрафиолетового излучения протобионты также не могли существовать. Это говорит о том, что жизнь могла появиться только в толщеводы. Из-за особых условий жизнь могла появиться только в воде первичного Океана, ноне на поверхности, а на дне в тонких пленках органического вещества, адсорбированногоповерхностями кристаллов пирита и апатитов, видимо, около геотермальных источников.Поскольку, установлено, что органические соединения образуются в продуктахизвержения вулканов, а вулканическая деятельность под Океаном в древности была весьмаактивной. Растворенного кислорода в древнем Океане, способного окислить органическиесоединения, не было. Сегодня считается, что протобионты представляли собой молекулыРНК, но не ДНК, так как доказано, что процесс эволюции шел от РНК к белку, а затем кобразованию молекулы ДНК, у которой С-Н связи были более прочными, чем С-ОН связиу РНК. Однако понятно, что молекулы РНК не могли возникнуть в результате плавногоэволюционного развития. Вероятно, имел место скачек со всеми чертами самоорганизациивещества, механизм которого к настоящему времени не ясен.

Первичная биосфера в толще воды, вероятно, была представлена богатымфункциональным разнообразием. И первое появление жизни должно было произойти не ввиде какого-то одного вида организма, а в совокупности организмов.Сразу должны былипоявиться многие первичные биоценозы. Они состояли из простейшиходноклеточных организмов, способных выполнять все без исключения функции живого

вещества в биосфере. Эти простейшие организмы были гетеротрофами (питалисьготовыми органическими соединениями), были прокариотами (организмами без ядра),были анаэробами (использовали дрожжевое брожение как источник энергии).Из-за особых свойств углерода жизнь появилась именно на этой основе. Однако никакиесовременные данные не противоречат вероятности появления жизни не только науглеродной основе.

В XXI в. с целью прояснения проблемы возникновения жизни, исследователипроявляют повышенный интерес к двум объектам - к спутнику Юпитера, открытому ещев 1610 г. Г. Галилеем. Он находится на расстоянии от Земли, равном 671 000 км. Егодиаметр составляет 3100 км. Он покрыт многокилометровым слоем льда. Однако подпокровом льда находится океан, и в нем, возможно, сохранились простейшие формыдревней жизни.

Литература: [1-6].Мультимедийное сопровождение: 1. Происхождение биосферы. Слайд-альбом.

Тема 5. Теория происхождения биосферы.

1. МОЛОДОСТЬ БИОСФЕРЫОрганическое веществоПредположительно мы уже знаем, что атмосфера образовалась в результате

выделения некоторых первичных элементов из глубин Земли, где они первоначальновходили в состав ее твердого тела, и что гидросфераобразовалась в результатеконденсации атмосферной влаги.

Атмосфера представляет собой простую смесь азота, кислорода, углекислого газа,водяного пара и некоторых других газов. Состав гидросферы еще более прост – главнымобразом H2O. По сравнению с ними биосфера гораздо сложнее. Несмотря на то что онасостоит из тех же самых основных веществ, что атмосфера и гидросфера, биосферасложна благодаря многочисленным химическим и структурным изменениям. Раньше,когда знания об органическом веществе были еще очень ограниченными, основноеорганическое вещество называли протоплазмой. Химическими элементами, которыеобразуют это вещество (а в действительности большую группу веществ), являютсяглавным образом водород, кислород, азот и углерод. В самом деле, около 99% всегоорганического вещества состоит из указанных четырех элементов. Вместе с ними в составпротоплазмы входят сера, фосфор и в небольших количествах еще свыше двух десятковэлементов. Эти составные элементы образуют огромное количество соединений. Вколичественном отношении суммарный состав биосферы близок к составу морской воды.В нем не содержится ни одного элемента, который был бы свойствен исключительноживому веществу, ни одного, который не встречался бы в неорганической материи.Поэтому в основе химическое строение вещества биосферы не отличается от строениядвух других подвижных оболочек (гидросферы и атмосферы. – Ред). Оно отличаетсятолько по способу отбора и организации основных компонентов. Это различие хорошосогласуется с идеей, которую поддерживает большинство ученых и согласно которойживое вещество было построено из неорганической материи.

КлеткиЖивое вещество состоит из структурных и функциональных единиц, называемых

клетками; они могут быть уподоблены кирпичам или блокам, из которых строится здание,и, различаясь по форме и размерам, могут образовывать множество разнообразныхфункциональных систем. Каждая клетка окружена клеточной мембраной,полупроницаемой молекулярной «стенкой», через которую могут проходить вода ипитательные вещества. Некоторые простые организмы состоят из одной клетки; другиепредставляют собой чрезвычайно сложные системы клеток, выполняющих множество

разнообразных функций. Вне зависимости от степени сложности каждый организмсохраняет свою структуру и форму, в то время как через него проходит поток вещества,имеющего своим источником Землю, и энергии, происходящей от Солнца. Поток этотпринимает форму химических реакций, осуществляющих разнообразные функции:питание, построение материала новых клеток, удаление отходов и воспроизводствоособей. Другими словами, организм, созданный из клеток, живет. Период жизни отдельнойклетки колеблется от нескольких минут до нескольких десятилетий. В конце концов онаразрушается. Но тип клеток продолжает существовать, обладая способностью квоспроизводству.

Три главные группыживых организмовВсе живые организмы объединяются в три большие группы, две из которых

– растения и животные – хорошо всем известны. В общих чертах мы можем определитьразличия между ними, сказав, что животные обладают способностью к произвольномуперемещению, а растения не обладают. Однако более существенно биохимическоеразличие этих групп. Растения создают свою пищу путем химической реакциивосстановления в процессе, называемом фотосинтезом. Процесс этот заключается в том,что он воздействует на углекислый газ (CO2), отделяя кислород от углерода и используяводу и солнечную энергию. Растения образуют органические соединения, в которыхсолнечная энергия накапливается как потенциальная энергия, а остаточный кислородвыделяется в свободном виде (О2). Животные отличаются от растений. Они питаютсявеществами, которые уже созданы другими организмами, и поедают растения или другихживотных, которые в свою очередь питались растениями. При дыхании они поглощаютсвободный кислород из атмосферы или гидросферы и с его помощью окисляюторганические соединения пищи. Растения тоже дышат, но менее активно.

Окисление – это процесс медленного сгорания, которое высвобождает энергию изуглеродно-водородных соединений органических молекул. Это та энергия, которая быланакоплена растениями в их тканях. Окисление создает возможность использования этойэнергии во многих процессах. В процессе дыхания выдыхается СО2, который может сразуже снова вовлекаться в жизненный цикл растений. Таким образом, между растениями иживотными существует двусторонняя связь, которая осуществляется путем реакцийокисления и восстановления, причем основным предметом обмена служит кислород. Вреакции восстановления растения выделяют кислород; в окислительных реакцияхживотные выделяют углекислый газ.

Третья группа организмов гораздо менее известна. Она охватываетцарствоодноклеточных организмов, не являющихся ни животными, ни растениями; сюдаотносятся зеленые водоросли, бактерии и одноклеточные простейшие, которые преждесчитались животными. Тела у большинства простейших состоят из одной клетки илислабо дифференцированы. Предполагается, что зеленые водоросли были предкамирастений. В действительности простейшие как группа в целом предположительноявляются общими предками и растений и животных, и потому тесно связаны с проблемойвозникновения жизни вообще.

Давайте вернемся на минуту к вопросу циклов, упомянутому выше. Циклическиповторяющееся движение элементов в биосфере подобно тому, которое происходит внеорганических оболочках. В главе второй мы описали круговорот пород как сериюповторяющихся преобразований, при которых одни и те же химические элементыменяются местами и образуют различные соединения. Позднее они высвобождаются иобразуют другие соединения, бесконечно повторяясь. Круговорот углерода и кислорода,при котором эти элементы временно входят в состав тел растений и затем животных,возвращаясь потом снова в растения, представляет собой биологический цикл. Этот цикл,как и круговорот горных пород, является составной частью движения вещества на Земле.

2. Теория происхождения биосферы

Организмы развились путем длительной химической эволюции из неорганическоговещества, состоявшего из сочетаний химических элементов и неорганических соединений.Эти соединения, наиболее вероятно, находились в морской воде, которую биологиназывают «теплым питательным бульоном», хотя это должен быть довольно жидкий суп.Но так или иначе морская вода была жидкой средой, в которой легче всего моглипроисходить химические реакции. Вода является растворителем и превосходной средойдля реакций органических соединений, которые и сами представляют собой жидкиесистемы. Более того, атомы углерода обладают исключительной способностьюсоединяться друг с другом самыми различными способами. Поэтому все этиобстоятельства обеспечивали наиболее благоприятные условия для возникновения ввысшей степени разнообразных соединений .

Кислород не только необходим для жизнедеятельности животных; в верхних слояхтеперешней атмосферы он создает экран, защищающий Землю от ультрафиолетовогоизлучения Солнца, которое в противном случае убило бы все живые организмы (Ватмосфере Земли под действием ультрафиолетового излучения Солнца молекулыкислорода (O3) превращается в молекулы озона (О3). Озон, скапливаясь в верхних слояхатмосферы, образует экран, защищающий Землю от ультрафиолетовых лучей. – Прим.ред). Сейчас мы живем как бы под зонтиком, который образует свободный кислород, а наранних этапах истории Земли этой защиты не существовало. Поэтому в безжизненномпервобытном мире, даже если бы каким-то образом возник какой-нибудь современныйорганизм, он не мог бы выжить, потому что тогда не было этого защитного экрана.

Литература: [1-6].

Тема 6. Происхождение и развитие атмосферы.

1. Атмосфера: происхождение, состав, строение,Атмосфера – воздушная оболочка Земли, удерживаемая силой притяжения и участвующая

во вращении планеты. Сила земного притяжения удерживает атмосферу вблизи поверхностиЗемли. Наибольшее давление и плотность атмосферы наблюдаются у земной поверхности, по мереподнятия вверх давление и плотность уменьшаются. На высоте 18 км давление убывает в 10 раз,на высоте 80 км – в 75 000 раз. Нижней границей атмосферы является поверхность Земли, верхнейграницей условно принята высота 1000-1200 км. Масса атмосферы составляет 5,13 х 10 15 т, причем99% этого количества содержится в нижнем слое до высоты 36 км.

Доказательства существования высоких слоев атмосферы следующие:-на высоте 22-25 км в атмосфере располагаются перламутровые облака;-на высоте 80 км бывают видны серебристые облака;-на высоте около 100-120 км наблюдается сгорание метеоритов, т.е. здесь атмосфера

обладает еще достаточной плотностью;-на высоте около 220 км начинается рассеивание света газами атмосферы (явление

сумерек);-полярные сияния начинаются примерно на высоте 1000-1200 км, данное явление

объясняется ионизацией воздуха корпускулярными потоками, идущими от солнца. Сильноразреженная атмосфера простирается до высоты 20 000 км, она образует земную корону,незаметно переходя в межпланетный газ.

Атмосфера, как и планета в целом, вращается против часовой стрелки с запада на восток.Из-за вращения она приобретает форму эллипсоида, т.е. толщина атмосферы у экватора больше,чем вблизи полюсов. Она имеет выступ в направлении, противоположном Солнцу, этот «газовыйхвост» Земли, разреженный как у комет, имеет длину около 120 тыс. км. Атмосфера связана сдругими геосферами тепловлагообменом. Энергией атмосферных процессов служитэлектромагнитное излучение Солнца.

Развитие атмосферы. Водород и гелий наиболее распространенные элементы в космосе,входящие в состав протопланетного газопылевого облака, из которого возникла Земля. Вследствиеочень низкой температуры этого облака самая первая земная атмосфера состояла из водорода игелия, т.к. все другие элементы вещества, из которого слагалось облако, были в твердом состоянии.

Такая атмосфера наблюдается у планет-гигантов, очевидно, из-за большого притяжения планет иудаленности от Солнца они сохранили первичные атмосферы.

Затем последовал разогрев Земли: тепло порождалось гравитационным сжатием планеты ираспадом внутри ее радиоактивных элементов. Земля потеряла водородно-гелиевую атмосферу исоздала свою собственную вторичную атмосферу из газов, выделившихся из ее недр (углекислыйгаз, аммиак, метан, сероводород). По мнению А.П. Виноградова (1959), в этой атмосфере большевсего было H2O, затем CO2, CO, HCl, HF, H2S, N2, NH4Cl и CH4 (примерно таков же состав исовременных вулканических газов). В. Соколов (1959) полагал, что здесь были также H2 и NH3.Кислород отсутствовал, в атмосфере господствовали восстановительные условия. Сейчасподобные атмосферы наблюдаются у Марса и Венеры, они на 95% состоят из углекислого газа.

Следующий этап развития атмосферы был переходным – от абиогенного к биогенному, отвосстановительных условий к окислительным. Главными составными частями газовой оболочкиЗемли стали N2, CO2, CO. В качестве побочных примесей - CH4, O2. Кислород возникал из молекулводы в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетовых лучей Солнца; мог онвыделятся и из тех окислов, из каких состояла земная кора, но подавляющая часть его уходилавновь на окисление минералов земной коры или на окисление водорода и его соединений ватмосфере.

Последний этап развития азотно-кислородной атмосферы связан с появлением жизни наЗемле и, с возникновением механизма фотосинтеза. Содержание кислорода – биогенного – сталовозрастать. Параллельно с этим атмосфера почти полностью потеряла двуокись углерода, частькоторого вошла в огромные залежи угля и карбонатов.

Таков путь от водородно-гелиевой атмосферы до современной, главную роль в которойтеперь играют азот и кислород, а в качестве примесей присутствуют аргон и углекислый газ.Современный азот также биогенного происхождения.

Атмосферный воздух – механическая смесь газов, в которой во взвешенном состояниисодержатся пыль и вода. Чистый и сухой воздух на уровне моря представляет собой смесьнескольких газов, причём соотношение между главными составляющими атмосферу газами –азотом (объемная концентрация 78,08 %) и кислородом (20,95 %) – постоянно. Кроме них, ватмосферном воздухе содержатся аргон (0,93 %) и углекислый газ (0,03%). Количество остальныхгазов – неона, гелия, метана, криптона, ксенона, водорода, йода, угарного газа и оксидов азота –ничтожно мало (менее 0,1 %) (табл. 3).

Газовый состав атмосферыГаз Содержание в сухом воздухе, %

N2 азот 78,08О2 кислород 20,95Аr аргон 0,93

СО2 углекислый газ 0,03Ne неон 0,0018Не гелий 0,0005Кr криптон 0,0001Н2 водород 0,00005Х ксенон 0,000009

В высоких слоях атмосферы состав воздуха меняется под воздействием жесткогоизлучения Солнца, которое приводит к распаду (диссоциации) молекул кислорода на атомы.Атомарный кислород является основным компонентом высоких слоев атмосферы. Наконец, внаиболее удаленных от поверхности Земли слоях атмосферы главными компонентами становятсясамые легкие газы – водород и гелий. В верхних слоях атмосферы обнаружено новое соединение –гидроксил (ОН). Наличие этого соединения объясняет образование водяного пара на большихвысотах в атмосфере. Поскольку основная масса вещества сосредоточена на расстоянии 20 км отповерхности Земли, то изменения состава воздуха с высотой не оказывают заметного влияния наобщий состав атмосферы.

Важнейшими компонентами атмосферы являются озон и углекислый газ. Озон –трехатомный кислород (О3), присутствующий в атмосфере от поверхности Земли до высоты 70 км.В приземных слоях воздуха он образуется, в основном, под влиянием атмосферного электричестваи в процессе окисления органического веществ, а в более высоких слоях атмосферы (стратосфере)– в результате воздействия ультрафиолетовой радиации Солнца на молекулу кислорода. Основная

масса озона находится в стратосфере (по этой причине стратосферу довольно часто называютозоносферой). Слой максимальной концентрации озона на высоте 20-25 км получил названиеозонового экрана. В целом, озоновый слой поглощает около 13 % солнечной энергии. Снижениеконцентрации озона, над определенными районами получило название «озоновых дыр».

Углекислый газ вместе с водяным паром вызывает парниковый эффект атмосферы.Парниковый эффект – нагрев внутренних слоев атмосферы, объясняющийся способностьюатмосферы пропускать коротковолновое излучение Солнца и не выпускать длинноволновоеизлучение Земли. Если бы углекислого газа в атмосфере было бы в два раза больше, средняятемпература Земли достигла бы 180 С, сейчас она равна 14-150 С.

Общий вес газов атмосферы составляет приблизительно 4,5·1015 т. Таким образом, «вес»атмосферы, приходящийся на единицу площади, или атмосферное давление, составляет на уровнеморя примерно 10,3 т/м2.

В воздухе много твердых частиц, диаметр которых составляет доли микрона. Они являютсяядрами конденсации. Без них было бы невозможно образование туманов, облаков, выпадениеосадков. С твердыми частицами в атмосфере связаны многие оптические и атмосферные явления.Пути поступления их в атмосферу различны: вулканический пепел, дым при сжигании топлива,пыльца растений, микроорганизмы. В последнее время ядрами конденсации служатпромышленные выбросы, продукты радиоактивного распада.

Важной составной частью атмосферы является водяной пар, количество его во влажныхэкваториальных лесах достигает 4%, в полярных районах снижается до 0,2%. Водяной парпоступает в атмосферу вследствие испарения с поверхности почвы и водоемов, а такжетранспирации влаги растениями. Водяной пар является парниковым газом, вместе с углекислымгазом он удерживает большую часть длинноволнового излучения Земли, предохраняя планету отохлаждения.

Атмосфера не является идеальным изолятором; она обладает способностью проводитьэлектричество благодаря воздействию ионизаторов – ультрафиолетового излучения Солнца,космических лучей, излучения радиоактивных веществ. Максимальная электрическаяпроводимость наблюдается на высоте 100-150 км. В результате совокупного действия ионоватмосферы и заряда земной поверхности создается электрическое поле атмосферы. По отношениюк земной поверхности атмосфера заряжена положительно. Выделяют нейтросферу – слой снейтральным составом (до 80 км) и ионосферу – ионизированный слой.

Различают несколько основных слоев атмосферы. Нижний, прилегающий к земнойповерхности, называется тропосферой (высота 8-10 км у полюсов, 12 км в умеренных широтах и16-18 км – над экватором). Температура воздуха с высотой постепенно понижается – в среднем на0,6º С на каждые 100 м подъема, что заметно проявляется не только в горных районах, но и навозвышенностях Беларуси.

В тропосфере содержится до 80% всей массы воздуха, основное количество атмосферныхпримесей и практически весь водяной пар. Именно в этой части атмосферы на высоте 10-12 кмобразуются облака, возникают грозы, дожди и другие физические процессы, формирующие погодуи определяющие климатические условия в разных областях нашей планеты. Нижний слойтропосферы, примыкающий непосредственно к земной поверхности называют приземным слоем.

Влияние земной поверхности простирается приблизительно до высоты 20 км, а далеенагревание воздуха происходит непосредственно Солнцем. Таким образом, граница ГО, лежащаяна высоте 20-25 км, определяется, в том числе, и тепловым воздействием земной поверхности. Наэтой высоте исчезают широтные различия в температуре воздуха, и географическая зональностьразмывается.

Выше начинается стратосфера, которая простирается до высоты 50-55 км от поверхностиокеана или суши. Этот слой атмосферы значительно разрежен, количество кислорода и азотауменьшается, а водорода, гелия и других легких газов увеличивается. Образующийся здесьозоновый слой поглощает ультрафиолетовую радиацию и сильно влияет на тепловые условияповерхности Земли и физические процессы в тропосфере. В нижней части стратосферытемпература воздуха постоянна, здесь располагается изотермический слой. Начиная с высоты 22км, температура воздуха повышается, на верхней границе стратосферы она достигает 00 С(повышение температуры объясняется наличием здесь озона, поглощающего солнечнуюрадиацию). В стратосфере происходят интенсивные горизонтальные перемещения воздуха.Скорость воздушных потоков достигает 300-400 км/ч. В стратосфере содержится менее 20%воздуха атмосферы.

На высоте 55-80 км находится мезосфера (в этом слое температура воздуха с высотойуменьшается и вблизи верхней границы падает до –800 С), между 80-800 км расположенатермосфера, в составе которой преобладают гелий и водород (температура воздуха быстро растетс высотой и достигает 10000 С на высоте 800 км). Мезосфера и термосфера вместе образуютмощный слой, называемый ионосферой (область заряженных частиц – ионов и электронов).

Самая верхняя, сильно разреженная часть атмосферы (от 800 до 1200 км) составляетэкзосферу. В ней преобладают газы в атомарном состоянии, температура повышается до 2000º С.

В жизни ГО атмосфера имеет огромное значение. Атмосфера оказывает благодатноевоздействие на климат Земли, предохраняя ее от чрезмерного охлаждения и нагревания. Суточныеколебания температуры на нашей планете без атмосферы достигли бы 200º С: днем + 100º С ивыше, ночью - 100º С. В настоящее время средняя температура воздуха у поверхности Земли равна+ 14º С. Атмосфера не пропускает к Земле метеоры и жесткое излучение. Без атмосферы не былобы звука, полярных сияний облаков и осадков.

2. Тепловые процессы в атмосфере.

К климатообразующим процессам относятся теплооборот, влагооборот и циркуляцияатмосферы.

Теплооборот обеспечивает тепловой режим атмосферы и зависит от радиационногобаланса, т.е. притоков теплоты, приходящих на земную поверхность (в форме лучистой энергии) иуходящих от нее (лучистая энергия, поглощенная Землей, преобразуется в тепловую).

Солнечная радиация – поток электромагнитного излучения, поступающий от Солнца. Наверхней границе атмосферы интенсивность (плотность потока) солнечной радиации равна 8,3 Дж/(см2/мин). Количество теплоты, которое излучает 1 см2 черной поверхности в 1 мин приперпендикулярном падении солнечных лучей, называется солнечной постоянной (1,98кал/см2/мин). Солнечная постоянная, вопреки своему названию, не остается постоянной. Онаизменяется в связи с изменением расстояния Солнце – Земля в процессе движения Земли поорбите.

Количество солнечной радиации, получаемое Землей, зависит от:1) расстояния между Землей и Солнцем (ближе всего к Солнцу Земля в начале января,

дальше всего в начале июля; разница между двумя этими расстояниями – 5 млн. км, вследствиечего, Земля, в первом случае получает на 3,4% больше, а во втором на 3,5% меньше радиации, чемпри среднем расстоянии от Земли до Солнца: в начале апреля и в начале октября);

2) угла падения солнечных лучей на земную поверхность, зависящего в свою очередь отгеографической широты, высоты солнца над горизонтом (меняющейся в течение суток и повременам года), характера рельефа земной поверхности;

3) преобразования лучистой энергии в атмосфере (рассеяние, поглощение, отражениеобратно в мировое пространство) и на поверхности земли. Среднее альбедо Земли – 43%.

Суммарная солнечная радиация, поступившая на земную поверхность, частичноотражается обратно. Отношение отраженной радиации к суммарной, выраженное в процентах,называется альбедо. Альбедо характеризует отражательную способность поверхности и зависит отее цвета, влажности и других свойств.

Наибольшей отражательной способностью обладает свежевыпавший снег – до 90%.Альбедо песков 30-35%, травы – 20%, лиственного леса – 16-27%, хвойного – 6-19%; сухойчернозем имеет альбедо 14%, влажный – 8%. Альбедо Земли как планеты принимают равным 35%.

Поглощая радиацию, Земля сама становится источником излучения. Тепловое излучениеЗемли – земная радиация – является длинноволновым, т.к. длина волны зависит от температуры:чем выше температура излучающего тела, тем короче длина волны испускаемых им лучей.Излучение земной поверхности нагревает атмосферу и она сама начинает излучать радиацию вмировое пространство (встречное излучение атмосферы) и к земной поверхности. Встречноеизлучение атмосферы тоже длинноволновое. В атмосфере встречаются два потока длинноволновойрадиации – излучение поверхности (земная радиация) и излучение атмосферы. Разность междуними, определяющая фактическую потерю теплоты земной поверхностью, называетсяэффективным излучением, оно направлено в Космос, т.к. земное излучение больше. Эффективноеизлучение больше днем и летом, т.к. зависит от нагрева поверхности. Эффективное излучениезависит от влажности воздуха: чем больше в воздухе водяных паров или капелек воды, темизлучение меньше (поэтому зимой в пасмурную погоду всегда теплее, чем в ясную). В целом для

Земли эффективное излучение равно 190 кДж/см2 в год (наибольшее в тропических пустынях –380, наименьшее в полярных широтах – 85 кДж/см2 в год).

Тепловой режим земной поверхности. Непосредственно солнечными лучами нагреваетсяземная поверхность, а уже от нее – атмосфера. Поверхность, получающая и отдающая теплоту,называется деятельной поверхностью. В температурном режиме поверхности выделяетсясуточный и годовой ход температур. Суточный ход температур поверхности – изменениетемпературы поверхности в течение суток. Суточный ход температур поверхности суши (сухой илишенной растительности) характеризуется одним максимумом около 13 ч и одним минимумом –перед восходом Солнца. Дневные максимумы температуры поверхности суши могут достигать 80 0

С в субтропиках и около 600 С в умеренных широтах.Разница между максимальной и минимальной суточной температурой поверхности

называется суточной амплитудой температуры. Суточная амплитуда температуры может летомдостигать 400 С, зимой амплитуда суточных температур наименьшая – до 100 С.

Годовой ход температуры поверхности – изменение среднемесячной температурыповерхности в течение года, обусловлен ходом солнечной радиации и зависит от широты места. Вумеренных широтах максимум температур поверхности суши наблюдается в июле, минимум – вянваре; на океане максимумы и минимумы запаздывают на месяц.

Годовая амплитуда температур поверхности равна разнице между максимальными иминимальными среднемесячными температурами; возрастает с увеличением широты места, чтообъясняется возрастанием колебаний величины солнечной радиации. Наибольших значенийгодовая амплитуда температур достигает на континентах; на океанах и морских берегахзначительно меньше. Самая маленькая годовая амплитуда температур отмечается вэкваториальных широтах (2-30), самая большая – в субарктических широтах на материках (более600).

Тепловой режим атмосферы. Атмосферный воздух незначительно нагреваетсянепосредственно солнечными лучами. Т.к. воздушная оболочка свободно пропускает солнечныелучи. Атмосфера нагревается от подстилающей поверхности. Теплота в атмосферу передаетсяконвекцией, адвекцией и конденсацией водяного пара. Слои воздуха, нагреваясь от почвы,становятся более легкими и поднимаются вверх, а более холодный, следовательно, более тяжелыйвоздух опускается вниз. В результате тепловой конвекции идет прогревание высоких слоев воздуха.Второй процесс передачи теплоты – адвекция – горизонтальный перенос воздуха. Роль адвекциизаключается в передаче теплоты из низких в высокие широты, в зимний сезон тепло передается отокеанов к материкам. Конденсация водяного пара – важный процесс, осуществляющий передачутеплоты высоким слоям атмосферы – при испарении теплота забирается от испаряющейповерхности, при конденсации в атмосфере эта теплота выделяется.

С высотой температура убывает. Изменение температуры воздуха на единицу расстоянияназывается вертикальным температурным градиентом, в среднем он равен 0,60 на 100 м. Вместес тем, ход этого убывания в разных слоях тропосферы разный: 0,3-0,40 до высоты 1,5 км; 0,5-0,6 –между высотами 1,5-6 км; 0,65-0,75 – от 6 до 9 км и 0,5-0,2 – от 9 до 12 км. В приземном слое(толщиной 2 м) градиенты, при пересчете на 100 м, исчисляются сотнями градусов. Вподнимающемся воздухе температура изменяется адиабатически. Адиабатический процесс –процесс изменения температуры воздуха при его вертикальном движении без теплообмена сокружающей средой (в одной массе, без обмена теплом с другими средами).

Суточный и годовой ход температуры воздуха.Суточным ходом температуры воздуха называется изменение температуры воздуха в

течение суток – в общем отражает ход температуры земной поверхности, но моменты наступлениямаксимумов и минимумов несколько запаздывают, максимум наступает в 14 часов, минимум послевосхода солнца.

Суточная амплитуда температуры воздуха (разница между максимальной и минимальнойтемпературами воздуха в течение суток) выше на суше, чем над океаном; уменьшается придвижении в высокие широты, (наибольшая в тропических пустынях – до 400 С) и, возрастает вместах с оголенной почвой. Величина суточной амплитуды температуры воздуха – это один изпоказателей континентальности климата. В пустынях она намного больше, чем в районах сморским климатом.

О том насколько материки и океаны влияют на распределение температур, даютпредставление карты изономал (изономалы – линии, соединяющие точки с одинаковымианомалиями температур). Аномалии представляют собой отклонения фактических температур от

среднеширотных. Аномалии бывают положительные и отрицательные. Положительные аномалиинаблюдаются летом над подогретыми материками. Над Азией температуры выше среднеширотныхна 40 С. Зимой положительные аномалии располагаются над теплыми течениями (над теплымСеверо-Атлантичеким течением у берегов Скандинавии температура выше нормы на 280 С).Отрицательные аномалии ярко выражены зимой над охлажденными материками и летом – надхолодными течениями. Например, в Оймяконе зимой температура на 220 С ниже нормы.

На Земле выделяют следующие тепловые пояса (за границы тепловых поясов принятыизотермы):

1. Жаркий, ограничен в каждом полушарии годовой изотермой +200 С, проходящийвблизи 300 с. ш. и ю.ш.

2. Два умеренных пояса, которые в каждом полушарии лежат между годовойизотермой +200 С и +100 С самого теплого месяца (соответственно июля или января).

3. Два холодных пояса, граница проходит по изотерме 00 С самого теплого месяца.Иногда выделяют области вечного мороза, которые располагаются вокруг полюсов (Шубаев, 1977)

3. Общая циркуляция атмосферыВ атмосфере формируются воздушные потоки разного масштаба. Они могут охватывать

весь земной шар, а по высоте – тропосферу и нижнюю стратосферу, или воздействовать только наограниченный участок территории. Воздушные потоки обеспечивают перераспределение тепла ивлаги между низкими и высокими широтами, заносят влагу вглубь континента. По площадираспространения выделяют ветры общей циркуляции атмосферы (ОЦА), ветры циклонов иантициклонов, местные ветры. Главной причиной образования ветров является неравномерноераспределение давления по поверхности планеты.

Давление. Атмосфера оказывает давление на земную поверхность (воздух имеет вес, этодоказал в начале 18 в. Галилей, а значит он должен оказывать давление на все предметы,находящиеся на поверхности Земли). Давление на каждый см2 поверхности на уровне океана равно1033,3 г. Нормальное атмосферное давление – вес атмосферного столба сечением 1 см2 на уровнеокеана при 00 С на 450 широты, оно уравновешивается столбиком ртути в 760 мм. Нормальноеатмосферное давление равно 760 мм ртутного столба или 1013,25 мб. Давление в СИ измеряется впаскалях (Па): 1 мб=100 Па. Нормальное атмосферное давление равно 1013,25 гПа. Самое низкоедавление, которое наблюдалось на Земле (на уровне моря), 914 гПа (686 мм); самое высокое –1067,1 гПа (801 мм).

Давление с высотой понижается, так как мощность вышележащего слоя атмосферыуменьшается. Расстояние в метрах, на которое надо подняться или опуститься, чтобы атмосферноедавление изменилось на 1 гПа, называется барической ступенью. Барическая ступень на высоте от0 до 1 км составляет 10,5 м, от 1 до 2 км – 11,9 м, 2-3 км – 13,5 м. Величина барической ступенизависит от температуры: с повышением температуры она увеличивается на 0,4%. В теплом воздухебарическая ступень больше, следовательно, теплые области атмосферы в высоких слоях имеютбольшее давление, чем холодные. Величина обратная барической ступени называетсявертикальным барическим градиентом - это изменение давления на единицу расстояния (заединицу расстояния принимается 100 м).

Ветер. Горизонтальный барический градиент. Движение воздуха в горизонтальномнаправлении называется ветром. Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением.Скорость ветра – расстояние, которое проходит воздух за единицу времени (м/с, км/ч). Сила ветра– давление, оказываемое воздухом на площадку в 1 м2, расположенную перпендикулярнодвижению. Сила ветра определяется в кг/м2 или в баллах по шкале Бофорта (0 баллов – штиль, 12– ураган).

Скорость ветра определяется горизонтальным барическим градиентом – изменениемдавления (падение давления на 1 гПа) на единицу расстояния (100 км) в сторону уменьшениядавления и перпендикулярно изобарам. Кроме барометрического градиента на ветер действуютвращение Земли (сила Кориолиса), центробежная сила и трение.

Общая циркуляция атмосферы (ОЦА) – система воздушных потоков планетарногомасштаба, охватывающая весь земной шар, тропосферу и нижнюю стратосферу. В циркуляцииатмосферы выделяют зональные и меридиональные переносы. К зональным переносам,развивающимся в основном в субширотном направлении, относятся:

- западный перенос, господствующий на всей планете в верхней тропосфере инижней стратосфере;

- в нижней тропосфере, в полярных широтах – восточные ветры; в умеренныхширотах западные ветры, в тропических и экваториальных широтах – восточные;

- струйные течения, развивающиеся над фронтальными зонами в верхнейтропосфере.

К меридиональным переносам относятся муссоны тропических-экваториальных широт ивнетропических широт.

ОЦА складывается под влиянием неравномерного распределения солнечной радиации,действия силы Кориолиса и неоднородности подстилающей поверхности.

Ветры циклонов и антициклонов.Циклон – область пониженного давления, с системой ветров от периферии к центру против

часовой стрелки в СП и по часовой – в ЮП.Антициклон – область повышенного давления, с системой ветров от центра к периферии по

часовой стрелке в СП и против часовой – в ЮП.В центре циклона наблюдаются восходящие токи воздуха, в антициклоне – нисходящие.Выделяют циклоны фронтальные, центральные, тропические и термические депрессии.

4. Влагооборот в атмосфереВлагооборот – непрерывный процесс перемещения воды под действием солнечной

радиации и силы тяжести. Благодаря влагообороту в атмосфере возникают облака и выпадаютосадки. Выделяют малый, большой и внутриматериковый влагооборот. Малый влагооборотнаблюдается над океаном, здесь взаимодействуют атмосфера, гидросфера, в процессе участвуетживое вещество. Благодаря испарению в атмосферу поступает водяной пар, образуются облакаи осадки выпадают на океан.

В большом влагообороте взаимодействуют атмосфера, литосфера, гидросфера, живоевещество. Испарение и транспирация в поверхности океана и с суши обеспечиваютпоступление водяного пара в атмосферу. Облака, попадая в потоки ОЦА, переносятся назначительные расстояния и осадки могут выпадать в любой точке на поверхности Земли.

Внутриматериковый влагооборот характерен для областей внутреннего стока.Глобальный влагооборот Земли находит свое выражение в водном балансе Земли. За годколичество испарившейся на всей Земле воды равно выпавшим осадкам, в годовой влагооборотвключено 525,1 тыс. км3 воды. В течение года с каждого км2 Земли в среднем испаряется 1030мм воды (М.И. Львович, 1986).

Основные звенья влагооборота в атмосфере: испарение, образование облаков,выпадение осадков.

Испарение – процесс перехода воды из жидкого состояния в газообразное.Одновременно идет обратный процесс – водяной пар переходит в жидкость, испарение идеттогда, когда первый процесс преобладает. Из двух составных частей испарения –непроизводительного физического с открытой поверхности и транспирации влаги растениями –большое природное значение имеет последняя, поскольку она участвует в развитии биосферы.На Земле на испарение воды затрачивается 25% всей солнечной энергии, достигающей земнойповерхности. Суточный ход испарения параллелен суточному ходу температур: наибольшееиспарение наблюдается в середине дня, минимум – в ночные часы. В годовом ходе испарениямаксимум приходится на лето, минимум наблюдается зимой. Величина испаренияраспределяется зонально по поверхности Земли. Максимальное испарение наблюдается втропических широтах над океанами – 3000 мм/год, на суше величина испарения в тропическихпустынях резко сокращается до 100 мм/год. На экваторе, на суше и океане, величина испаренияпримерно одинакова – 1500-2000 мм/год. В лесной зоне умеренных широт испарениесоставляет 600 мм/год, в пустынях уменьшается до 100 мм/год. Минимальное испарениехарактерно для полярных широт – 100 мм/год.

Испаряемость – максимально возможное испарение при ограниченных запасах воды.Испарение и испаряемость совпадают над океанами, над сушей испарение всегда меньшеиспаряемости. Максимальная испаряемость характерна для суши тропических широт: 2500-3000 мм в СП, 2000 в ЮП. В экваториальных широтах испаряемость равна 1500 мм/год, вумеренных широтах – 450-600 мм/год, в полярных широтах менее 200 мм/год.

Влажность воздуха – содержание водяного пара в воздухе; влагосодержание – содержаниеводы в трех агрегатных состояниях. Наиболее важными, хотя и не единственными показателямивлажности служат:

-абсолютная влажность воздуха – реальное количество водяного пара в 1 м3 воздуха, г/м3.С увеличением температуры абсолютная влажность увеличивается, так как теплый воздух можетсодержать больше водяных паров.

-относительная влажность – отношение абсолютной влажности к максимальной(предельное содержание водяного пара при данной температуре), выраженное в процентах. Приповышении температуры относительная влажность понижается, так как с ростом температурыбыстрее растет максимальная влажность.

Туман – скопление в приземном слое атмосферы капелек воды или кристаллов льда,понижающих горизонтальную видимость до 1 км.

Облака – видимое скопление продуктов конденсации в виде капелек воды и кристалловльда на некоторой высоте в атмосфере. Нижняя граница облаков определяется уровнемконденсации, верхняя – уровнем конвекции и может находиться на высоте до 20 км.

Степень покрытия неба облаками называется облачностью, она выражается в баллах (есливсе небо покрыто облаками – 10 баллов, если небо ясное – 0).

Распределение облачности на Земле зонально. Наиболее покрыто небо облаками вэкваториальных широтах: на суше 5-6 баллов, на океане до 7 баллов. В пустынях тропическихширот облачность очень мала – 2-4 балла, в умеренных и полярных широтах – 6-7 баллов. ДляЗемли в целом облачность составляет 6 баллов.

Атмосферными осадками называют капли и кристаллы воды, выпавшие на земнуюповерхность из атмосферы. По агрегатному состоянию выделяют жидкие (дождь, морось),твердые (снежная и ледяная крупа, снег и град), и смешанные осадки. Капли дождя имеют диаметрот 0,05 (морось) до 7 мм, максимальный размер капли 9,4 мм. Снежинки представляют собойшестигранные кристаллы, иногда снег выпадает в виде больших хлопьев, достигающих впоперечнике 1 см и более. По характеру выпадения атмосферные осадки подразделяют на:ливневые (интенсивность более 1 мм/мин), обложные (0,1-1 мм/мин) и моросящие. В умеренныхширотах отмечено 56% обложных осадков, 14% ливневых и 30% моросящих. Количество осадковизмеряется толщиной слоя воды (мм), который бы образовался в результате выпадения осадковпри отсутствии просачивания, стока, испарения. Интенсивность выпадения осадков – слой воды,образующийся за 1 мин. По происхождению осадки могут быть внутримассовыми(конвективными) и фронтальными. Внутримассовые осадки формируются в одной воздушноймассе при развитии конвекции в результате нагрева поверхности или при подъеме по склону гор.Фронтальные осадки образуются при соприкосновении двух воздушных масс. Осадки выпадаютвсегда из более теплой ВМ, именно теплый воздух поднимается, достигает уровня конденсации и внем происходит конденсация водяных паров.

Литература: [1-6].

Тема 7. Происхождение и развитие гидросферы.

1. Общие представления о гидросфереГидросфера – водная оболочка Земли, включающая всю химически связанную воду и

удерживаемая у поверхности силой тяжести. В состав гидросферы включаются все природныеводы Земли, участвующие в глобальном круговороте веществ, в том числе подземные воды вверхней части земной коры, атмосферная влага и вода живых организмов (В.Н. Михайлов, А.Д.Добровольский, 1991). Верхняя граница гидросферы проводится по поверхности океана, так какпары воды в атмосфере составляют очень небольшую часть гидросферы. Нижняя границапроводится по дну океана, в литосфере – по границе распространения подземных вод, т.е. наглубине несколько сот метров. Химически связанная вода – это вода в минералах, в составгидросферы она не включается. По мнению В.Н. Михайлова и А.Д. Добровольского границыгидросферы совпадают с границами ГО, так как гидросфера это непрерывная оболочка,образованная при взаимодействии всех геосфер ГО.

Гидросфера занимает 361 млн. км3 и содержит 1 454 000 тыс. км3 воды. Главная масса водысосредоточена в океанах – 1370,0 млн. км3, или 94,2% (97,2% по другим данным) всей водыгидросферы, из них около 35 тыс. км3 приходится на айсберги.

Второе место занимают подземные воды – 60 млн. км3 (4,12%). В зоне активноговодообмена циркулирует около 4 млн. км3. По мнению ученых, в 10-15 километровой толщелитосферы находится около 150 млн. км3 воды, не участвующей во влагообороте, нопредставляющей собой резерв жидкой воды.

Третье место по объему воды занимают полярные ледники, в них сосредоточено 24 млн.км3 воды. В полярных ледниках заключено около 90% запасов пресной воды на Земле.

Поверхностные воды суши сосредотачивают небольшую долю воды планеты. Объемозерной воды оценивается в 279 тыс. км3, рек всего в 1,2 тыс. км3.

2.Происхождение воды. Когда Земля по достижении примерно современной массы стала разогреваться, в мантии

начались плавление и дифференциация вещества на летучие, легкоплавкие и тугоплавкиекомпоненты. Тугоплавкие компоненты остались в мантии, легкоплавкие в виде базальтаобразовали земную кору, а летучие, в их числе водяной пар, поднялись на поверхность. По мереохлаждения земной поверхности из водяного пара формировалась водная оболочка – гидросфера.Она появилась, как видно, на завершающем этапе развития планеты. Примерно 4,5 млрд. лет назадпервичная гидросфера тонким слоем покрывала всю Землю и воды ее были минерализованы. Вмезокайнозое в связи с образованием материков и крупных океанических впадин гидросфераприобрела очертания близкие к современным. В настоящее время происходит выделение воды измантии со скоростью 1 км3 в год (ювинильная вода), в связи с этим предполагают увеличениеобъема водной массы океана на 6-7% в течение ближайшего миллиарда лет. Поступает вода и измежпланетного пространства. А.М. Алпатьев (1969) подсчитал, что за геологическое время наЗемлю могло выпасть 0,73 х 1020 г воды, или слой воды в 15 см. Гидросфера теряет водувследствие улетучивания водорода в космос, изъятия воды организмами и реакции фотосинтеза.

Вода – одно из самых распространенных на Земле химических соединений. Природныеводы образуют океаны, моря, ледники, реки, озера, в виде паров присутствуют в атмосфере,проникают в почву и горные породы. Вода – простейшее и устойчивое соединение водорода скислородом: 11,19% водорода и 88,81% кислорода (по массе). Вода гидросферы представляетсобой природный раствор, в котором кроме воды присутствуют соли, газы и организмы.Соленость вод – содержание (в граммах) всех минеральных веществ, растворенных в 1 кг морскойводы. Соленость выражается в г/кг, или в тысячных долях – промилле (S, 0/00). Соленость водыокеана равна 350/00, т.е. 35 г солей в 1кг воды.

Воды гидросферы участвуют во всех влагооборотах на Земле – большом, малом ивнутриматериковом. Большой и малый влагообороты связаны между собой переносом водяногопара с океана на сушу и поверхностным и подземным стоком с суши на океан.

Океаносфера (В.Н. Степанов, 1983) – это ГО, представленная водами океанов и морей сосложными физико-химическими свойствами вод, своеобразным геолого-геоморфологическимстроением, животным и растительным миром.

Мировой океан – пространство Земли, покрытое водами океанов и морей, представляющеесобой непрерывную водную оболочку. Название «Мировой океан» было предложено Ю.М.Шокальским. В структуре МО выделяют океаны моря, заливы и проливы.

Океан – часть МО, расположенная между отдельными материками и отличающаясясвоеобразной конфигурацией береговой линии и особенностями подводного рельефа, соспецифической схемой течений, растительным и животным миром. В 1650 г. голландский ученыйГ. Варениус в «Географии генеральной» предложил выделять пять океанов: Тихий, Индийский,Атлантический, Северный Ледовитый и Южный Ледовитый. В 1845 г. это деление былоподтверждено Лондонским географическим обществом. С 30-х годов 20 в., после детальногоизучения арктического бассейна, выделено четыре океана, Южный океан был разделен междуТихим, Атлантическим и Индийским. С 1996 г. в России предложено выделять пятый Южныйокеан, однако характеристики его пока нет.

Характеристика океанов (по А.М. Рябчикову)Океан Площадь,

тыс. км2Средняя

глубина, мМаксималь

ная глубина, мТихий 178 700 4282 11 022Атлантический 91 700 3925 9219Индийский 74 900 3963 7455Северный Ледовитый 14 750 1225 5527

Моря – обособленные части океана, отличающиеся собственным гидрологическимрежимом, особенностями физических и химических свойств. Выделяют моря окраинные,внутренние (межматериковые и внутриматериковые), межостровные. Число морей по данным

разных авторов варьирует от 17 до 84. По данным Международного гидрографического бюро иМежправительственной океанографической комиссии – 59. В океанах и морях выделяютотдельные их части: заливы и проливы.

Заливы – части океана или моря, вдающиеся в сушу и слабо обособленные от открытогоокеана или моря. Залив продолговатой формы с устьем реки в вершине называется губой. Бухта –небольшой залив сильно обособленный от моря мысами и островами.

Проливы – узкие части океана, разделяющие материки или острова и соединяющие двасоседних водоема. Например, Берингов пролив соединяет Тихий и Северный Ледовитый океаны,но разъединяет Азию и Америку.

Литература: [1-6].

Тема 8. Происхождение и развитие литосферы.

1. Строение и состав литосферыТермин «литосфера» употребляется в науке с середины 19 в., но современное значение он

приобрел менее полувека назад. Еще в геологическом словаре издания 1955 г. сказано: литосфера– то же, что земная кора. В словаре издания 1973 г. и в последующих: литосфера… в современномпонимании включает земную кору… и жесткую верхнюю часть верхней мантии Земли. Верхняямантия – это геологический термин, обозначающий очень большой слой; верхняя мантия имеетмощность до 500, по некоторым классификациям – свыше 900 км, а в состав литосферы входятлишь верхние от нескольких десятков до двух сотен километров.

Литосфера – это внешняя оболочка «твёрдой» Земли, расположенная ниже атмосферы игидросферы над астеносферой. Мощность литосферы изменяется от 50 км (под океанами) до 100км (под материками). В её составе – земная кора и субстрат, входящий в состав верхней мантии.Границей между земной корой и субстратом служит поверхность Мохоровичича, при пересечениикоторой сверху вниз скачкообразно увеличивается скорость продольных сейсмических волн.Пространственное (горизонтальное) строение литосферы представлено её крупными блоками –т.н. литосферными плитами, отделёнными друг от друга глубинными тектоническими разломами.Литосферные плиты движутся в горизонтальном направлении со средней скоростью 5-10 см в год.

Строение и мощность земной коры неодинаковы: та её часть, которую можно назватьматериковой, имеет три слоя (осадочный, гранитный и базальтовый) и среднюю мощность около35 км. Под океанами её строение более простое (два слоя: осадочный и базальтовый), средняямощность – около 8 км. Выделяются также переходные типы земной коры (см. тема 3).

В науке прочно укрепилось мнение, что земная кора в том виде, в котором она существует,есть производное от мантии. В течение всей геологической истории происходил направленныйнеобратимый процесс обогащения поверхности Земли веществом из земных недр. В строенииземной коры принимают участие три основных типа горных пород: магматические, осадочные иметаморфические.

Магматические породы образуются в недрах Земли в условиях высоких температур идавлений в результате кристаллизации магмы. Они составляют 95% массы вещества, слагающегоземную кору. В зависимости от условий, в которых происходил процесс застывания магмы,формируются интрузивные (образовавшиеся на глубине) и эффузивные (излившиеся наповерхность) горные породы. К интрузивным относятся: гранит, габбро, к изверженным – базальт,липарит, вулканический туф и др.

Осадочные породы образуются на земной поверхности различными путями: часть из нихформируется из продуктов разрушения пород, образовавшихся ранее (обломочные: пески,гелечники), часть за счет жизнедеятельности организмов (органогенные: известняки, мел,ракушечник; кремнистые породы, каменный и бурый уголь, некоторые руды), глинистые (глины),химические (каменная соль, гипс).

Метаморфические породы образуются в результате превращения пород другогопроисхождения (магматических, осадочных) под воздействием различных факторов: высокойтемпературы и давления в недрах, контакта с породами другого химического состава и др. (гнейсы,кристаллические сланцы, мрамор и др.).

В земной коре – верхней части литосферы – обнаружено 90 химических элементов, нотолько 8 из них широко распространены и составляют 97,2%. По А.Е. Ферсману, онираспределяются следующим образом: кислород – 49%, кремний – 26, алюминий – 7,5, железо – 4,2,кальций – 3,3, натрий – 2,4, калий – 2,4, магний – 2,4%.

2. Концепции развития литосферыДо настоящего времени нет единого представления о путях развития литосферы.

Существует несколько тектонических концепций, каждая из которых хотя и основана набесспорных фактах, однако отражает одну сторону тектонической истории Земли, не охватываяобщего ее хода, и противоречит другим фактам, которые, в свою очередь, удачно объясняютсядругой теорией. Такое состояние тектонической проблемы объясняется тем, что геология игеофизика основывают свои выводы на исследовании материков, которые занимают всего 29,2%Земли, а изучение океанического дна, т.е. большей части планеты, только еще началось.

1. «Фиксисты» (от лат. неподвижный, неизменный) утверждают, что материки всегдаоставались на тех местах, которые они занимают сейчас, и всю историю рельефа, палеоклиматов иорганического мира пытаются объяснить с этих позиций.

2. «Мобилисты» (от лат. – подвижный) доказывают, что блоки литосферы движутся. Этатеория особенно укрепилась в последние годы в связи с получением новых фактическихматериалов при исследовании дна океанов.

3. Концепция роста материков за счет дна океанов. Сторонники этой концепции считают,что первоначальные материки образовались в виде сравнительно небольших массивов (теперьсоставляющие платформы материков), а затем разрастались за счет образования гор на океанскомдне, примыкающем к краям первоначальных «ядер» суши.

4. Увеличение размеров суши происходит путем образования гор в геосинклиналях.Геосинклинальный процесс, как один из основных в развитии коры материков, положен в основудальнейшего объяснения развития рельефа суши.

5. Ротационная теория. Поскольку фигура Земли не совпадает с поверхностьюматематического сфероида и перестраивается в связи с неравномерным вращением, зональныеполосы и меридиональные секторы на вращающейся планете неизбежно тектоническинеравнозначны, с разной степенью активности реагируют на тектонические напряжения,вызванные внутриземными процессами.

Теория литосферных плит впервые высказана Е. Быхановым (1877) и окончательноразработана немецким геофизиком А. Вегенером (1912). Согласно этой гипотезе до верхнегопалеозоя земная кора была собрана в материк Пангею, окруженную водами океана Панталласса(частью этого океана было море Тетис). В мезозое начались расколы и дрейф (плавание) отдельныхее глыб (материков). Материки, сложенные относительно легким веществом, которое Вегенерназывал «сиаль» (силициум-алюминий), «плавали» по поверхности вещества более тяжелого –«сима» (силициум-магний). Первой отделилась и сместилась к западу Ю. Америка, затем отошлаАфрика, позднее Антарктида, Австралия и С. Америка. Разработанный позднее вариант гипотезымобилизма допускает существование в прошлом двух гигантских пра-материков – Лавразии иГондваны. Из первой образовались С. Америка и Азия, из второй – Ю. Америка, Африка,Антарктида и Австралия, Аравия и Индостан.

Поначалу данная гипотеза (теория мобилизма) покорила всех, ее приняли с восторгом, ночерез 2-3 десятилетия выяснилось, что физические свойства пород не допускают такого«плавания», и на теории дрейфа материков был поставлен жирный крест. Вплоть до 1960-х гг.господствующей системой воззрений на динамику и развитие земной коры была т. н. теорияфиксизма (fixus – твёрдый; неизменный; закреплённый (лат.), утверждавшая неизменное(фиксированное) положение континентов на поверхности Земли и ведущую роль вертикальныхдвижений в развитии земной коры.

Лишь к 60-м годам, когда уже была открыта общемировая система срединно-океаническиххребтов, построили практически новую теорию, в которой от гипотезы А. Вегенера осталосьтолько изменение взаимного расположения материков, в частности объяснение сходства очертанийконтинентов по обе стороны Атлантики.

Важнейшее отличие современной тектоники плит (новая глобальная тектоника) отгипотезы А. Вегенера состоит в том, что у А. Вегенера материки двигались по веществу, которымсложено океаническое дно, в современной же теории в движении участвуют плиты, в составкоторых входят участки и суши и дно океана; границы между плитами могут проходить и по днуокеана, и по суше, и по границам материков и океанов.

Движение литосферных плит (крупнейшие: Евразийская, Индо-Австралийская,Тихоокеанская, Африканская, Северо-Американская, Южно-Американская, Антарктическая)происходит по астеносфере – слою верхней мантии, который подстилает литосферу и обладает

вязкостью и пластичностью. В местах срединно-океанических хребтов литосферные плитынаращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, и раздвигаются по оси разломов илирифтов в стороны – спрединг (англ. spreading - расширение, распространение). Но поверхностьземного шара не может увеличиваться. Возникновение новых участков земной коры по сторонамот срединно-океанических хребтов должно где-то компенсироваться ее исчезновением. Если мысчитаем, что литосферные плиты достаточно устойчивы, естественно предположить, чтоисчезновение коры, как и образование новой, должно происходить на границах сближающихсяплит.

При сближении двух участков континентальной коры край каждой из них испытываетскладкообразование (характерны разломы, формируются горы, интенсивны сейсмическиепроцессы). Наблюдается и вулканизм, но меньше, чем в первых двух случаях, т.к. земная кора втаких местах очень мощная. Так образовался Альпийско-Гималайский горный пояс,протянувшийся от Северной Африки и западной оконечности Европы через всю Евразию доИндокитая; в его состав входят самые высокие горы на Земле, по всему его протяжениюнаблюдается высокая сейсмичность, на западе пояса есть действующие вулканы.

Согласно прогнозу, при сохранении общего направления движения литосферных плит,значительно расширятся Атлантический океан, Восточно-Африканские рифты (они заполнятсяводами МО) и Красное море, которое напрямую соединит Средиземное море с Индийскимокеаном.

Переосмысление идей А. Вегенера привело к тому, что, вместо дрейфа континентов, всялитосфера стала рассматриваться как подвижная твердь Земли, и данная теория, в конечном итоге,свелась к так называемой «тектонике литосферных плит» (на сегодняшний день – «новаяглобальная тектоника»).

Основные положения новой глобальной тектоники состоят в следующем:1. Литосфера Земли, включающая кору и самую верхнюю часть мантии, подстилается

более пластичной, менее вязкой оболочкой – астеносферой. 2. Литосфера разделена на ограниченное число крупных, несколько тысяч километров в

поперечнике, и среднего размера (около 1000 км) относительно жестких и монолитных плит. 3. Литосферные плиты перемещаются друг относительно друга в горизонтальном

направлении; характер этих перемещений может быть трояким:а) раздвиг (спрединг) с заполнением образующегося зияния новой корой океанического

типа;б) поддвиг (субдукция) океанской плиты под континентальную или океаническую же с

возникновением над зоной субдукции вулканической дуги или окраинно-континентальноговулкано-плутонического пояса;

в) скольжение одной плиты относительно другой по вертикальной плоскости т. н.трансформных разломов, поперечных к осям срединных хребтов.

4. Перемещение литосферных плит по поверхности астеносферы подчиняется теоремеЭйлера, гласящей, что перемещение сопряженных точек на сфере происходит вдоль окружностей,проведенных относительно оси, проходящей через центр Земли; места выхода оси на поверхностьполучили название полюсов вращения, или раскрытия.

5. В масштабе планеты в целом спрединг автоматически компенсируется субдукцией, т. е.сколько за данный промежуток времени рождается новой океанической коры, столько же болеедревней океанической коры поглощается в зонах субдукции, благодаря чему объем Земли остаетсянеизменным.

6. Перемещение литосферных плит происходит под действием конвективных течений вмантии, включая астеносферу. Под осями раздвига срединных хребтов образуются восходящиетечения; они превращаются в горизонтальные на периферии хребтов и в нисходящие в зонахсубдукции на окраинах океанов. Сама конвекция имеет своей причиной накопление тепла в недрахЗемли вследствие его выделения при распаде естественно-радиоактивных элементов и изотопов.

Новые геологические материалы о наличии вертикальных токов (струй) расплавленноговещества, поднимающихся от границ самого ядра и мантии к земной поверхности, легли в основупостроения новой, т. н. «плюмовой» тектоники, или гипотезы плюмов. Она опирается напредставления о внутренней (эндогенной) энергии, сосредоточенной в нижних горизонтах мантиии во внешнем жидком ядре планеты, запасы которой практически неисчерпаемы.Высокоэнергетические струи (плюмы) пронизывают мантию и устремляются в виде потоков вземную кору, определяя тем самым все особенности тектоно-магматической деятельности.

Некоторые приверженцы плюмовой гипотезы склонны даже считать, что именно этот энергообменлежит в основе всех физико-химических преобразований и геологических процессов в телепланеты.

В последнее время многие исследователи все больше стали склоняться к мысли, чтонеравномерным распределением эндогенной энергии Земли, как и периодизацией некоторыхэкзогенных процессов, управляют внешние по отношению к планете (космические) факторы. Изних наиболее действенной силой, непосредственно влияющей на геодинамическое развитие ипреобразование вещества Земли, по-видимому, служит эффект гравитационного воздействияСолнца, Луны и других планет, с учётом инерционных сил вращения Земли вокруг своей оси и еёдвижения по орбите. Основанная на этом постулате концепция центробежно-планетарныхмельниц позволяет, во-первых, дать логическое объяснение механизму дрейфа материков, во-вторых – определить главные направления подлитосферных потоков.

Литература: [1-6].

Тема 9. Учение В.И. Вернадского.

1. Концепция учения о биосфере.К понятию «биосфера» (без самого термина) еще в начале XIX в.

подошел Ламарк. Позднее (1863 г.) французский исследователь Реют применил термин«биосфера» для обозначения области распространения жизни на земной поверхности. В 1875 г.австрийский геолог Зюсс назвал биосферой особую оболочку Земли, включающую совокупностьвсех организмов, противопоставив ее другим

земным оболочкам. Начиная с работ Зюсса, биосфера трактуется как совокупностьнаселяющих Землю организмов.

Законченное учение о биосфере было создано нашим соотечественникомакадемиком Владимиром Ивановичем Вернадским. Основные идеи В. И. Вернадского в учениио биосфере сложились в начале XX в. Он излагал их в лекциях в Париже. В 1926 г. его идеи обиосфере были сформулированы в книге «Биосфера», состоящей из двух очерков: «Биосфера икосмос» и «Область жизни». Позднее эти же идеи были развиты в большоймонографии«Химическое строение биосферы Земли и ее окружения», которая, к сожалению,была опубликована только через 20 лет после его смерти.

Прежде всего В.И. Вернадский определил пространство, котороеохватывает биосфера Земли, — вся гидросфера до максимальных глубин океанов, верхняя частьлитосферы материков до глубины около 3 км и нижняя часть атмосферы до верхней границытропосферы. Он ввел в науку интегральное понятие живое вещество и стал называть биосферойобласть существования на Земле «живого вещества», представляющего собой сложнуюсовокупность микроорганизмов, водорослей, грибов, растений и животных. По существу, речьидет о единой термодинамической оболочке (пространстве), в которой сосредоточена жизнь иосуществляется постоянное взаимодействие всего живого с неорганическими условиями среды(пленка жизни). Он показал, что биосфера отличается от других сфер Земли тем, что внутри неепроисходит геологическая деятельность всех живых организмов. Живые организмы, преобразуясолнечную энергию, являются мошной силой, влияющей на геологические процессы.

Специфическая черта биосферы как особой оболочки Земли — непрерывно происходящийв ней кругооборот веществ, регулируемый деятельностью живых организмов. По мнению В.И.Вернадского, в прошлом явно недооценивали вклад живых организмов в энергетику биосферы иих влияние на неживые тела. Хотя живое вещество по объему и массе составляет незначительнуючасть биосферы, но оно играет основную роль в геологических процессах, связанных сизменением облика нашей планеты.

Занимаясь созданной им наукой биохимией, изучающей распределение химическихэлементов по поверхности планеты, В.И. Вернадский пришел к выводу, что нет практически ниодного элемента из таблицы Менделеева, который не включался бы в живое вещество. Онсформулировал три важных биогеохимических принципа:

Биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к своемумаксимальному проявлению. Этот принцип в наши человеком дни нарушен.

Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданиюустойчивых в биосфере форм жизни, происходит в направлении, усиливающем биогеннуюмиграцию атомов.

Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с окружающей егосредой, создающейся и поддерживающейся на Земле космической энергией Солнца. Вследствиенарушения двух первых принципов космические воздействия из поддерживающих биосферу могутпревратиться в разрушающие ее факторы.

Перечисленные геохимические принципы соотносятся со следующими важными выводамиВ.И. Вернадского: каждый организм может существовать только при условии постоянной теснойсвязи с другими организмами и неживой природой; жизнь со всеми ее проявлениями произвелаглубокие изменения на нашей планете.

Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биохимическихпроцессов является астрономическое положение нашей планеты и, в первую очередь, еерасстояние от Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Это пространственноерасположение Земли определяет в основном климат Земли, а последний, в свою очередь, —жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источникомэнергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов наЗемле.

2. Эмпирические обобщения В.И. ВернадскогоПервым выводом из учения о биосфере является принцип целостности

биосферы. Строение Земли представляет собой согласованную систему. Живой мир — единаясистема, сцементированная множеством цепочек питания и иных взаимозависимостей. Если лаженебольшая часть ее погибнет, разрушится и все остальное.

Принцип гармонии биосферы и ее организованности. В биосфере «все учитывается ивсе приспособляется с той же точностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какую мывидим в стройных движениях небесных светил и начинаем видеть в системах атомов веществ иатомов энергии».

Роль живого в эволюции Земли. Лик Земли фактически сформирован жизнью. «Всеминералы верхних частей земной коры — свободные алюмокремниевые кислоты (глины),карбонаты (известняки и доломиты), гидраты окиси железа и алюминия (бурые железняки ибокситы) и многие сотни других — непрерывно создаются в ней только под влиянием жизни».

Космическая роль биосферы в трансформации энергии. В. И. Вернадский подчеркивалважное значение энергии и называл живые организмы механизмами превращения энергии.

Космическая энергия вызывает давление жизни, которое достигаетсяразмножением. Размножение организмов уменьшается по мере увеличения их количества.Размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда может выдержать их дальнейшееувеличение, после чего достигается равновесие. Численность колеблется вблизи равновесногоуровня.

Растекание жизни есть проявление ее геохимической энергии. Живое вещество,подобно газу, растекается по земной поверхности в соответствии с правилом инерции. Мелкиеорганизмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные. Скорость передачи жизни зависит отплотности живого вещества.

Понятие автотрофности. Автотрофными называются организмы, которые берут всенужные им для жизни химические элементы из окружающей их костной материи и не требуют дляпостроения своего тела готовых соединений другого организма. Поле существования этихавтотрофных зеленых организмов определяется областью проникновения солнечных лучей.

Жизнь целиком определяется полем устойчивости зеленой растительности, а пределыжизни — физико-химическими свойствами соединений, строящих организм, их нерушимостью вопределенных условиях среды. Максимальное поле жизни определяется крайними пределамивыживания организма. Верхний предел жизни обусловливается лучистой энергией, присутствиекоторой исключает жизнь и от которой предохраняет озоновый щит. Нижний предел связан сдостижением высокой температуры.Биосфера в основных своих чертах представляет один и тот же химический аппарат с самыхдревних геологических периодов. Жизнь оставалась в течение геологического временипостоянной, менялась только ее форма. Само живое вещество не является случайным созданием.«Всюдность» жизни в биосфере. Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватилабиосферу, и захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни есть результат ееприспособленности в ходе времени.

Закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел. Развошедший элемент проходит длинный ряд состояний, и организм вводит в себя тольконеобходимое количество элементов.

Постоянство количества живого вещества в биосфере. Количество свободногокислорода в атмосфере того же порядка, что и количество живого вещества. Живое веществоявляется посредником между Солнцем и Землей и, стало быть, либо его количество должно бытьпостоянным, либо должны меняться его энергетические характеристики.Всякая система достигает устойчивого равновесия, когда ее свободная энергия равняется илиприближается к нулю, т.е. когда вся возможная в условиях системы работа произведена.

В. И. Вернадский сформулировал идею автотрофности человека, которая приобрелаважное значение в рамках обсуждения проблемы создания искусственных экосистем вкосмических кораблях. Создание таких искусственных экосистем явится важным этапом развитияэкологии. В их построении соединяется инженерная цель — создание нового — и экологическаянаправленность на сохранение имеющегося, творческий подход и разумный консерватизм. Это ибудет осуществлением принципа «проектирования вместе с природой».

Пока искусственная экосистема представляет собой очень сложное и громоздкоепостроение. То, что в природе функционирует само собой, человек может воспроизвести толькоценой больших усилий. Но ему придется это делать, если он хочет освоить космос и совершатьдлительные полеты. Необходимость создания искусственной экосистемы в космических корабляхпоможет лучше понять экосистемы естественные.

Литература: [1-6].

Тема 10. Составные части биосферы.

1. Биосфера, состав и роль на ЗемлеБиосфера – особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту

часть веществ планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.Биосфера включает:- живое вещество;- биогенное вещество;- косное вещество;- биокосное вещество;- радиоактивное вещество;- вещество космического происхождения;- рассеянные атомы.Представление Вернандского об организованности биосферы – согласованное

взаимодействие живого и неживого.Представление о её возникновении и развитии: биосфера возникла в результате эволюции.

Строение биосферы: - Атмосфера до высоты 25 км (озоновый слой) - Гидросфера на всю толщу (11 км) - Литосфера до глубины 5 км (температурный барьер +105ºС)Характерные черты биосферы: - Наличие вещества в трех агрегатных состояниях – жидком, твердом и газообразном. - Наличие большого количества воды в свободной форме. - Наличие большого количества энергии, как солнечного, так и земного происхождения.Основные компоненты биосферы: - Живое вещество – вся сумма живых организмов, находящихся на планете в данныйисторический период. - Биогенное вещество – органическое или органо-минеральное вещество, созданноеорганизмами далекого прошлого и представленное в виде каменного угля, горючих сланцев,горючих газов, торфа, сапропеля, нефти. - Биокосное вещество – неорганические вещества, преобразованные деятельностью организмов(вода, воздух, железная и марганцевая руды).

Наряду с живым веществом, В.И.Вернадский выделил еще несколько категорий вещества вбиосфере. Живому веществу противопоставляется косное вещество - все геологические

образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Примеры косноговещества – гранит, кварц и тому подобные. Геологические породы, созданные в результатедеятельности живого вещества, относятся к веществу биогенному (известняк, каменный уголь, и пр.). В отдельную категорию выделяется биокосное вещество, представляющее собой комплексвзаимодействующих живого и косного вещества, примерами которого являются почвы, природныеводы.

Живое вещество составляет примерно 0,01% от всей массы биосферы, но благодарявысокой химической и геологической активности, именно оно является основой биосферы, составкоторой определяется совокупной деятельностью живых организмов в настоящем и прошлом.Современная биосфера охватывает пространство, в котором живые организмы обитают внастоящее время. В то же время безжизненные скопления органических веществ и другихсоединений, образовавшихся при участии живых организмов в прежние геологические эпохи(залежи каменного угля, нефти, горючих сланцев, рудные образования, известняки и т.д.), относятк так называемым былым биосферам.

Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (аэробиосферу), всю гидросферу(гидробиосферу) – океаны, моря, поверхностные воды суши, террабиосферу – поверхность самойсуши, а также литосферу (литобиосферу) – верхние горизонты твердой земной оболочки. Впределах биосферы выделяют две категории слоев: собственно биосферу, где живое веществолокализовано постоянно (эубиосферу), а также расположенные выше и ниже ее соответственнопарабиосферу и метабиосферу. В эти слои живые организмы могут попадать лишь случайно.Общая протяженность эубиосферы по вертикали – 12-17 км, хотя у разных авторов эти оценкинесколько варьируют.

Верхней границей биосферы (включая парабиосферу) является озоновый экран (или слой).Озоновый экран (озоносфера) – это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенный наразной высоте от поверхности Земли и имеющий наибольшую плотность (концентрацию молекул)озона на высоте 22-26 км.

Высота озонового слоя у полюсов оценивается в 7-8 км, у экватора – 17-18 км, амаксимальная высота присутствия озона – 45-50 км. Выше озонового экрана существование жизнибез специальной защиты невозможно из-за жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.Метабиосфера не опускается ниже 10-15 км, а нижней границей эубиосферы считаются донныеотложения океана и верхние горизонты литосферы, подвергающиеся ныне (или подвергавшиеся впрошлом) воздействию живых организмов. К биосфере, например, относятся некоторые полезныеископаемые, в частности каменный уголь – продукт фотосинтеза растений в прошлыегеологические эпохи. С учетом протяженности всех названных слоев по вертикали общаямощность биосферы оценивается в 33-35 км.

Процессы, протекающие в биосфере и обеспечивающие ее функционирование какглобальной экосистемы, связаны с активным обменом веществом и энергией между еекомпонентами. В этой связи важное значение имеют особенности физико-химической средыбиосферы, такие как значительное содержание в ней жидкой воды, наличие многочисленныхповерхностей раздела между твердыми, жидкими и газообразными фазами, и наконец, мощныйпоток солнечной энергии, проходящий через биосферу.

2.Роль биосферы (живого вещества) на Земле - Захват и создание запасов солнечной энергии в процессе фотосинтеза - Создание органического вещества и его перенос по планете - Концентрация химических элементов - Отложение органического вещества на длительный период (известняки, мел, каменный уголь,нефть, и так далее) - Окислительно-восстановительная активность (анаэробные и аэробные организмы) - Создание почвы и ее плодородного слоя - Санитарно-очистительная функция (разложение мертвых органических остатков)

Концентрация химических элементов организмами

Химическиеэлементы

Содержание химическогоэлемента в атмосфере. литосфереи гидросфере, %

Содержание химическогоэлемента в телах организмов, %

Растения Животные

Углерод 0,18 3,00 18,00

Азот 0,03 0,28 3,00

Кислород 50,02 79,00 65,00

Водород 0,95 10,00 10,00

Живое вещество – все количество живых организмов планеты как единое целое.Ключевую роль во всех биосферных процессах играют живые организмы и сущность этих

процессов раскрывается через функции живого вещества в биосфере, обусловленные егоспецифическими свойствами. К таким свойствам следует отнести способность быстро осваиватьсвободное пространство, способность к активному движению (против действующих сил), высокуюприспособительную способность организмов к различным условиям, устойчивость при жизни ибыстрое разложение после смерти, феноменально высокие скорости биохимических реакций вживых организмах и высокую скорость обновления живого вещества в биотическом круговороте.Все эти свойства живого вещества проистекают из концентрации в нем больших запасов энергии.

3. Функции живого вещества.Современная классификация функций живого вещества из которого состоит биосфера (по

А.В.Лапо) выделяет десять основных функций.1. Энергетическая функция связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей еепо цепям питания, и рассеиванием.2. Газовая функция проявляется в способности изменять и поддерживать определенных газовыйсостав среды обитания и атмосферы в целом.3. Окислительно-восстановительная функция выражается в интенсификации под влияниемживого вещества процессов окисления и восстановления.4. Концентрационная функция заключается в способности живых организмах концентрировать всвоем теле рассеянные химические элементы, поглощаемые из среды.5. Противоположная по результатам рассеивающая функция проявляется через питательную итранспортную деятельность организмов.6. Деструктивная функция состоит в разрушении организмами и продуктами ихжизнедеятельности, в том числе после их смерти, как мертвого органического вещества, так икосных веществ.7. Транспортная функция выражается в переносе вещества в результате активной формыдвижения.8. Средообразующая функция является результатом совместного действия других функций исостоит в преобразовании физико-химических параметров среды в условия, благоприятные длясуществования живых организмов.9. Средорегулирующая функция – исключительно точной биотической регуляцией окружающейсреды. Она задается высокой степенью замкнутости биотического круговорота – равенствомскоростей синтеза и распада органических веществ.10. Информационная функция живого вещества биосферы. Именно с появлением первыхпримитивных живых существ на планете появилась и активная («живая») информация,отличающаяся от той «мертвой» информации, которая является простым отражением структуры.Организмы оказались способными к получению информации путем соединения потока энергии сактивной молекулярной структурой, играющей роль программы. Способность воспринимать,хранить и перерабатывать молекулярную информацию совершила опережающую эволюцию вприроде и стала важнейшим экологическим системообразующим фактором. Распределение живого вещества по планете

Показатель Суша Океан

Площадь 149 х 109 км2 (29%) 361 х 109 км2 (71%)

Биомасса 2420 х 109 т (99,87%) 3,2 х 109 т (0,13%)

Растения 99,2% 6,3%

Животные 0,8% 93,7%

Энергетическая функция – основа фотосинтез, отсюда обеспечение всех жизненных процессов наЗемлеГазовая функция – формирование газового состава биосферыКонцентрационная функция – накопление и извлечение живыми организмами биогенныхэлементов из окружающей среды, отсюда использование для построения тела

Окислительно-восстановительная функция – химическое превращение веществДеструкционная функция – разложение остатков мертвых организмов, отсюда превращениеживого вещества в косноеПродуктивность различных экологических систем различна. Зависит от климатических факторов-> обеспеченности теплом и влагой. - Низкая продуктивность – 0,1…0,5 г/м2 в сутки характерна для зоны пустынь и дляарктического пояса - Средний уровень продуктивности – 0,5 … 3 г/м2 в сутки характерен для тундры, лугов, полей инекоторых лесов умеренной зоны - Высокий уровень продуктивности – более 3 г/м2 в сутки характерен для экосистемтропических лесов, для пашни, морских мелководий.

Литература: [1-6].

7. Содержание практических занятий, их объем в часах

Тема семинара №1. Происхождение первых организмов на Земле. 1. Развитие представлений о сущности жизни.2. Существенные черты живого и основные уровни организации жизни.3. Возникновение жизни и последующие этапы её эволюции. Эволюция 1-клеточных

организмов.Методические рекомендации по выполнению задания (кратко): Изучение и

осмысление учебного материала должно сопровождаться уяснением содержания основныхпонятий и закреплением материала в виде конкретных примеров явлений, процессов,классификаций и др.

Литература: [1-6].Тема семинара №2. Развитие Земли.1. Возникновение многоклеточности. 2. Ранние этапы развития жизни в архее, протерозое, в венде и палеозое. 3. Развитие жизни в мезозое и кайнозое, основные направления эволюции растений и

животных.4. Скорость размножения живых организмов и время заселения поверхности Земли.Методические рекомендации по выполнению задания (кратко): Изучение и

осмысление учебного материала должно сопровождаться уяснением содержания основныхпонятий и закреплением материала в виде конкретных примеров явлений, процессов,классификаций и др.

Литература: [1-6].Тема семинара №3. Появление и зарождение человека.1. Теория Ч.Дарвина.2. Процесс биологической эволюции в настоящее время и в будущем.3. Биогеохимическая деятельность человека и ее геологическая роль. 4. Масштабы воздействия человека на биосферу. 5. Локальное и глобальное изменения природной организованности биосферы. 6. Автотрофность человечества.Методические рекомендации по выполнению задания (кратко): Изучение и

осмысление учебного материала должно сопровождаться уяснением содержания основныхпонятий и закреплением материала в виде конкретных примеров явлений, процессов,классификаций и др.

Литература: [1-6].Тема семинара №4. Происхождение Земли. Гипотеза происхождения жизни. 1. Современные теории происхождения жизни. 2. Классическое определение жизни. 3. История развития эволюционных концепций. 4. Теория эволюции Ж.Б. Ламарка. 5. Предпосылки теории происхождения видов. 6. Неорганическая эволюция и условия возникновения жизни на Земле.

Методические рекомендации по выполнению задания (кратко): Изучение иосмысление учебного материала должно сопровождаться уяснением содержания основныхпонятий и закреплением материала в виде конкретных примеров явлений, процессов,классификаций и др.

Литература: [1-6].Тема семинара №5. Теория происхождения биосферы.1. Гипотеза О.Опарина.2. Научная теория Дж.Холдейна.3. Эволюция химических элементов в космическом пространстве.4. Теория большого взрыва как гипотеза зарождения Вселенной.Методические рекомендации по выполнению задания (кратко): Изучение и

осмысление учебного материала должно сопровождаться уяснением содержания основныхпонятий и закреплением материала в виде конкретных примеров явлений, процессов,классификаций и др.

Литература: [1-9].

Тема семинара №6. Происхождение и развитие атмосферы. 1. Накопление азота в атмосфере Земли.2. Дегазация углекислого газа.3. Накопление кислорода в земной атмосфере.4. Эволюция химического состава и давления земной атмосферы.5. Основные характеристики современной атмосферы.6. Климатические эпохи геологического прошлого.Методические рекомендации по выполнению задания (кратко): Изучение и

осмысление учебного материала должно сопровождаться уяснением содержания основныхпонятий и закреплением материала в виде конкретных примеров явлений, процессов,классификаций и др.

Литература: [1-6].

Тема семинара №7. Происхождение и развитие гидросферы.1. Накопление воды в Мировом океане и влияние этого процесса на развитие земной

коры.2. Гидротермальные процессы на океанском дне.3. Гипотеза постепенного наращивания гидросферы.4. Гипотезы космического происхождения воды.5. Изменение объема и массы воды в гидросфере.Методические рекомендации по выполнению задания (кратко): Изучение и

осмысление учебного материала должно сопровождаться уяснением содержания основныхпонятий и закреплением материала в виде конкретных примеров явлений, процессов,классификаций и др.

Литература: [1-6].

Тема семинара №8. Происхождение и развитие литосферы.1. Основные составные части литосферы.2. Структурная организация литосферы.3. Процессы и основные законы эволюции литосферы.4. Основные геотектуры поверхности Земли: материки и океаны5. Современные тектонические проявления: вулканизм, землетрясенияМетодические рекомендации по выполнению задания (кратко): Изучение и

осмысление учебного материала должно сопровождаться уяснением содержания основныхпонятий и закреплением материала в виде конкретных примеров явлений, процессов,классификаций и др.

Литература: [1-6].

Тема семинара №9. Учение В.И. Вернадского.1. Основные положение учения.2. Эмпирические обобщения В.И. Вернадского.

3. Круговорот веществ в биосфере.4. Концепция ноосферы.Методические рекомендации по выполнению задания (кратко): Изучение и

осмысление учебного материала должно сопровождаться уяснением содержания основныхпонятий и закреплением материала в виде конкретных примеров явлений, процессов,классификаций и др.

Литература: [1-6].

Тема семинара №10. Составные части биосферы.

Методические рекомендации по выполнению задания (кратко): Изучение иосмысление учебного материала должно сопровождаться уяснением содержания основныхпонятий и закреплением материала в виде конкретных примеров явлений, процессов,классификаций и др.

Литература: [1-6].

8. Задания самостоятельной работыТему 1. Природно-техногенные опасности в городской экосистеме. Задания СРС по каждой теме:1. Разработка вопросов:а) виды природно-техногенных опасностей.б) какой причиняемый ими вред2. Написать реферат.

Тема 2. Устойчивое развитие процесса урбанизации. Задания СРС по каждой теме:1. Разработка вопросов:а) социально-экономическое положение городов, решение социальных вопросов жителей

крупных городов.б) в чем заключаются проблемы пространственной организации территорий города.2. Написать реферат.

Тема 3. Воздействие энергетики на городскую среду.Задания СРС по каждой теме:1. Разработка вопросов:а) описать основные источники энергетического загрязнения атмосферы.б) рассмотреть состав и объем выбросов, поступающих в атмосферу и особенностиформирования выбросов при использовании различных видов выбросов. 2. Написать реферат.

Тема 4. Животный мир города.Задания СРС по каждой теме:1. Разработка вопросов:а) какие виды млекопитающих обитают в городской экосистеме, наносят ли они вред

населению.б) бездомные животные, воздействие на здоровье городского населения. 2. Отследить информацию в печатных изданиях.3. Написать реферат.

Тема 5. Оценочный показатель комплексной оценки качества окружающей среды города.Задания СРС по каждой теме:1. показатели качества компонентов окружающей среды:а) рассмотреть основные показатели качества атмосферного воздуха, б) рассмотреть основные показатели качества водных ресурсов.в) рассмотреть показатели шумового загрязнения.г) показатели состояния почвенного покрова.д) показатели доступности мест общественного пользования услуг.

2. Написать реферат.

Тема 6. Эстетическая ценность зеленых насаждений.Задания СРС по каждой теме:1. Разработка вопросов:а) декоративно-планировочная функция.б) неблагоприятное воздействие человека на леса крупных городов: избыточное

рекреационное воздействие; эрозионные процессы; лесные пожары.в) охарактеризуйте различные понятия, связанные с уровнем состояния растительности в

городе: парк, лесопарк, лес, природный комплекс и др.2. Написать реферат.

Тема 7. Социально-экологический облик микрорайонов.Задания СРС по каждой теме:2. Разработка вопросов:а) какие формы имеет социально-экологические и психологическое благополучие человека

в современном крупном городе.б) описать возможные формы изменения архитектурного и строительного подходов к

микрорайонам как структурной ячейки большого города..2. Написать реферат.

Тема 8. Экологическое картографирование городов.Задания СРС по каждой теме:3. Разработка вопросов:а) экологическая карта города.б) использование геоинформационных технологий для экологического картографирования.в) объекты экологического картографирования.г) классификация экологических карт.2. Написать реферат.

9. График консультации СРСП (СРСП составляет 25% из СРС)

Консультация по всем вопросам осуществляется согласно графику (расписанию) СРСП натекущий семестр.

10. Расписание проверок знаний обучающихся

№ Виды работ Тема, цель и содержаниезадания

Рекомендуемаялитература

Продолжительностьвыполнения

Формаконтроля

Срок сдачи

1 2 3 4 5 6 71 Конспект Народонаселение мира

и их непрерывный рост.Динамика урбанизации

1-9 1,5 недели Устныйопрос

1,2 недели

2 Конспект Антропогенныевоздействия наокружающую средугородов

1-9 2 недели Устныйопрос

3,4 недели

3 Конспект Природно-техногенныекомпоненты городскойсреды. Воздушная средагорода. Водная средагорода. Почвенныйпокров в городах

1-9 3,5 недели Устныйопрос

5,6,7 недели

4 Реферат Природно-техногенныеопасности в городскойэкосистеме; Устойчивое

1-9 6 недель 7-ая неделя

развитие процессаурбанизации;Воздействие энергетикина городскую среду;Животный мир города

5 Конспект Методы охраныгородской среды

1-9 1 неделя Устныйопрос

8 неделя

6 Рубежныйконтроль

Модуль 1,2 1-9 8 недель коллоквиум

8-ая неделя

7 Конспект Методы охраныгородской среды

1-9 2,5 недель 9, 10 недели

8 Конспект Зеленые насаждения вгородах. Охрана зеленойрастительности вгородах

1-9 1,5 недели Устныйопрос

11,12недели

9 Конспект Социальная ситуация вгородской экосистеме

1-9 1 неделя Устныйопрос

13 неделя

10 Конспект Нормативно-правоваябаза по регулированиюгородской среды

1-9 2 недели Устныйопрос

14,15недели

11 Реферат Оценочный показателькомплексной оценкикачества окружающейсреды города;Эстетическая ценностьзеленых насаждений;Социально-экологический обликмикрорайонов;Экологическоекартографированиегородов

1-9 5 недель 14-ая неделя

12 Рубежныйконтроль

Модуль 3,4 1-9 7 недель коллоквиум

15-ая неделя

12. Критерии оценки знаний обучающихся

Изучение дисциплины заканчивается экзаменом в форме тестирования, которыйохватывает весь пройденный материал. Обязательным условием для допуска к экзамену являетсявыполнение всех предусмотренных заданий в программе.

Каждое задание оценивается 0-100 баллов. Рейтинг допуска выводится из средне арифметического всех выполненных заданий на

текущих занятиях (посещение лекции, домашние задания, задания по СРС, задания по практике идругие, рубежный контроль).

К итоговому контролю (ИК) по дисциплине допускаются студенты, выполнившие всетребования рабочей учебной программы (выполнение и сдача всех лабораторных работ, работ изаданий по СРС), получившие положительную оценку за защиту курсового проекта (работы) инабравшие рейтинг допуска (не менее 50 баллов).

Уровень учебных достижений студентов по каждой дисциплине (втом числе и по дисциплинам, по которым формой итогового контроля ГЭ)определяется итоговой оценкой (И), которая складывается из оценок РД иИК (экзамена, дифференцированного зачета или курсовой работы/проекта) сучетом их весовых долей (ВДРД и ВДИК).

И = РД*0,6 + ИК*0,4Весовые доли ежегодно утверждаются ученым советом университета и должны быть для

РД не более 0,6, а для ИК не менее 0,3.

КП/КР защищаются перед комиссией. Оценка выставляется всоответствии с продемонстрированными знаниями с учётом отзываруководителя.

Итоговая оценка по дисциплине подсчитывается только в том случае,если обучающийся имеет положительные оценки, как по рейтингу допуска,так и по итоговому контролю. Не явка на итоговый контроль понеуважительной причине приравнивается к оценке «не удовлетворительно».Результаты экзамена и промежуточной аттестации по дисциплине доводятсядо студентов в тот же день или на следующий день, если письменныйэкзамен проводился во второй половине дня.

Для корректности подсчета итоговой оценки знания обучающегося на рубежном контроле(рейтинге) и итоговом экзамене оцениваются в процентах от 0 до 100%.

Оценка рубежного контроля складывается из текущих оценок и оценки рубежногоконтроля.

Учебные достижения, то есть Знания, умения, навыки и компетенции студентов подисциплине «Лесные ресурсы и лесоводство» оцениваются по многобалльной буквенной системеадекватной ее цифровому эквиваленту и традиционной шкале оценок:

Оценка по буквеннойсистеме

Цифровойэквивалент баллов

Процентноесодержание

Оценка по традиционнойсистеме

A 4,0 95-100Отлично

A- 3,67 90-94B+ 3,33 85-89

ХорошоB 3,0 80-84B- 2,67 75-79C+ 2,33 70-74

УдовлетворительноC 2,0 65-69C- 1,67 60-64D+ 1,33 55-59D 1,0 50-54F 0 0-49 Неудовлетворительно

13. Требования преподавателя, политика и процедуры

Посещение обучающимися всех аудиторных занятий без опозданий является обязательным.В случае пропуска занятия отрабатываются в порядке, установленном деканатом. Допускаетсямаксимально только два пропуска занятий. В случае более двух пропусков преподаватель имеетправо в дальнейшем студента не допускать к занятиям или не допускать к сдаче рубежногоконтроля. Присутствие на лекциях посторонних лиц, не являющихся контингентом студентовданного курса, запрещается.

Работы следует сдавать в указанные сроки. Крайний срок сдачи всех заданий – за 3 дня доначала экзаменационной сессии.

Повторение темы и отработка пройденных материалов по каждому учебному занятиюобязательны. Степень освоения учебных материалов проверяется тестами или письменнымиработами. Тестирование студентов может проводиться без предупреждения.

При выполнении самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя(СРСП) учитывать следующие четыре основные функции.

Первая – предполагает реализацию активного восприятия студентами информациипреподавателя, полученной в период установочных занятий по учебной дисциплине.

Вторая функция предполагает, что студенты самостоятельно, на основании рекомендацийпреподавателя, изучают учебно-методические пособия, литературные источники, выполняютдомашние задания, контрольные и курсовые работы и т.д. На этом этапе от студентов требуетсязнание методов работы, фиксация своих затруднений, самоорганизация и самодисциплина.

Третья функция студентов состоит в анализе и систематизации своих затруднительныхситуаций, выявлении причин затруднений в понимании и усвоении ими учебного материала,выполнении других учебных действий. Студенты переводят неразрешимые затруднения в систему

вопросов для преподавателя (ранжируют их, упорядочивают, оформляют), строят собственныеверсии ответов на эти вопросы.

Четвертая функция студентов состоит в обращении к преподавателю за соответствующимиразъяснениями, советами, консультациями.

14. Список литературыОсновная:1. Сазонов Э.В. Экология городской среды. – М., 2010. – 312с.2. Тетиор А.Н. Городская экология. – М.: Академия, 2008. – 336с.3. Хомич В.А. Экология городской среды: Учеб. пособие для вузов. – Омск: Изд -во

СибАДИ, 2002. – 267 с. 4. Хомич В.А. Экология городской среды. – М.: Изд-во Ассоциации строительных

вузов, 2006. – 240с.5. Экология города. Под ред. В. В. Денисова. – М.: МарТ, 2008. – 832 с.Дополнительная:6. Битюкова В.Р. Социально-экологические проблемы развития городов России. – М.:

Либроком, 2009. – 450с.7. Миркин Б.М., Нагумова Л.Г. Краткий курс общей экологии. Часть 2. Экология

экосистем и биосферы. – Уфа: Изд-во БГПУ, 2011 – 180с.8. Ручин А.Б., Мещеряков В.В., Спиридонов С.Н. Урбоэкология для биологов – М.:

Изд-во КолосС, 2009. – 195с.9. Соколов А.С. Урбоэкология. Практическое пособие по спецкурсу. – Гомель: УО

«ГГУ им. Ф. Скорины», 2011. – 52с.

15. Список мультимедийного сопровождения Программное сопровождение:1. Microsoft Power Point.2. Adobe Reader.

Мультимедийное сопровождение:1.Структура городской среды. Таблица.2.Структура городской экосистемы. Таблица.3.Экологические проблемы городской среды. Слайд-альбом.4.Рост городского населения. Таблица. 5.Процент городского населения в некоторых странах мира. Таблица.6.Карта растительного покрова. Плакат.