Введение. Неоднородность биосферы. Дрейф материков
Разнообразие природных условий земной поверхности (пространственная дифференциация биосферы) зависит от многих факторов, генетически непосредственно не связанных между собой, но находящихся в сложном взаимодействии. Воздействуя на внешнюю сферу Земли, эти факторы создают бесконечное многообразие биосферы.
Одна группа факторов дифференциации биосферы обусловлена самой планетой. Эти факторы — вещественный состав Земли, свойства ее основных компонентов, особенности процессов, происходящих внутри Земли и на ее поверхности. Они определяют крупные черты строения земной поверхности, распределение суши и водных масс (материков и океанов), контрасты высот и глубин, т. е. все те особенности, которые отражены на физической или тектонической карте. Но рассматриваемые факторы далеко не полностью передают все пространственные различия в природе Земли.
Вторая группа факторов, создающих пространственную неоднородность биосферы, действует на Землю извне и связана с потоком лучистой энергии Солнца, которая, проникая через атмосферу на земную поверхность, преобразуется там в тепловую и другие виды энергии.
Тепловая энергия Солнца является основным источником жизни на Земле, но распределяется она по поверхности планеты неравномерно, в зависимости от положения этой поверхности по отношению к солнечным лучам. Распределение тепла по сферической поверхности Земли (с убыванием его от экватора к полюсам) влияет на общую циркуляцию атмосферы и распределение влаги. Разное соотношение тепла и влаги создает различия в характере водного стока, обусловливает особенности экзогенных процессов и процессов почвообразования, а главное — влияет на условия существования живого вещества и развитие живых организмов. Эти условия меняются от экватора в сторону полюсов и от берегов океанов в глубь суши, определяя основную закономерность, свойственную биосфере и хорошо известную еще из школьного курса географии, — природную, или географическую, зональность.
Взаимодействие этих факторов дифференциации природы, первые из которых могут быть названы геоструктурно-геоморфологическими, а вторые — зонально-климатическими, и создает феномен мозаичности биосферы, а если выразиться проще — бесконечное разнообразие природы Земли. Однако это разнообразие, или мозаичность, не случайно, не хаотично; оно подчиняется определенной системе, о которой будет сказано ниже.
Основные подразделения земной поверхности — материки и океаны. В первом случае эта поверхность образована земной корой, во втором — земная кора скрыта под водной оболочкой и образует дно океанов. «Твердую» Землю и водную поверхность окружает единая воздушная оболочка — атмосфера. Нижняя часть атмосферы вместе с водными массами океанов и верхней частью земной коры на материках образует внешнюю сферу Земли — биосферу.
Таким образом, материки и океаны являются элементами единого целого — планеты Земля, у них общее происхождение и развитие, между ними существуют системы переходных ступеней и различные формы взаимодействия. Их объединяют также общие источники поступления вещества и энергии. Тем не менее материки и океаны — различные природные объекты. Это первый, самый верхний уровень пространственной дифференциации биосферы, что требует различного подхода к их характеристике и степени подробности в изложении материала.
Начнем с того, что океаны и образуемые ими у берегов континентов моря являются частями единого Мирового океана, на долю которого приходится более 70 % поверхности Земли. Непрерывная водная поверхность Мирового океана, скрывающая под своей толщей неровности подстилающей земной коры, прерывается разобщенными крупными участками суши — материками, возвышающимися над поверхностью океана и имеющими сложно построенную расчлененную поверхность. Только окраинные части материков — шельф, материковый склон и материковое подножье — затоплены водами океанов и их окраинных морей.
Земная кора, слагающая материки, и земная кора, образующая дно Мирового океана, имеют различный вещественный состав (в океанической коре отсутствует гранитный слой), мощность (35-70 км на материках и всего 5-10 км под океанами) и плотность (у гранитного вещества материков она меньше). Если материковая литосфера, как уже говорилось выше, в своих наиболее древних частях достигает возраста 3,5 — 3,8 млрд лет, то литосфера современных океанов за счет ее постоянного обновления в зонах спрединга и поглощения в зонах субдукции — не старше 200-250 млн лет. Глубинные тектонические процессы, происходящие на материках и на дне океанов, различны и создают разные типы крупных форм расчленения поверхности земной коры.
Основными элементами строения ложа океанов являются океанические котловины глубиной 4-7 тыс. м, разделенные подводными хребтами и поднятиями и отличающиеся слабой тектонической активностью и относительной устойчивостью, а также срединно-океанические хребты — мощные подводные горные сооружения относительной высотой 1-3 тыс. м и шириной до 2 тыс. км. Срединно-океанические хребты Мирового океана создают единую разветвленную систему общей длиной 75 тыс. км. Вдоль сводовых частей срединно-океанических хребтов проходят глубокие разломы — рифты. Кроме того, их пересекают поперечные, так называемые трансформные, разломы. И те и другие являются зонами активной сейсмической деятельности и современного вулканизма.
Гораздо более сложно построена поверхность выступающей над уровнем Мирового океана земной коры материков. Их внутренние части представляют собой наиболее древние участки суши, сложенные породами, возраст которых сопоставим с возрастом Земли. Это платформы, отличающиеся относительной стабильностью и преобладанием равнинного рельефа. С ними сочетаются горные сооружения — образования позднего возраста, наиболее молодые впадины и другие элементы рельефа, создающие большое разнообразие в строении поверхности материков.
Между материками и океанами существуют переходные зоны, где окраинные моря, заливы и проливы, вторгаясь в сушу, отчленяют от нее острова и полуострова и где протягиваются островные дуги и глубоководные океанические желоба — самые глубокие части Мирового океана. Для переходных зон характерно распространение переходных типов земной коры, значительные перепады высот и глубин, большая активность сейсмических и вулканических процессов.
Формирование поверхности Земли в ее современном виде происходило с конца палеозойской — начала мезозойской эры. В те времена праматерик Пангея, включавший все ныне существующие материки Земли и занимавший примерно одинаковые площади в северном и южном полушариях, т. е. находившийся несколько южнее и восточнее основной массы современной суши (К. К. Марков), начал разделяться врезавшимся в него с востока заливом (рифтом) уже существовавшего тогда древнего океана.
К концу триаса этот развивавшийся с востока на запад океан, получивший название Тетис, разделил Пангею на две части: северную, Лавразию, и южную, Гондвану. Лавразия сохраняла целостность до середины мезозоя, а Гондвана распадалась на отдельные литосферные плиты вдоль вновь образующихся рифтов. Один из них отделил временно сохранявшие единство Африку и Южную Америку от Австралии и Антарктиды. Африка и Южная Америка сместились на северо-запад, а на их месте началось формирование нового океанического дна и раскрытие Индийского океана. В кайнозое материки заняли положение, близкое к современному. Индийский океан, как Тихий и Атлантический, приобрел современные очертания берегов и рельеф дна.
Дрейф материков протекает до сих пор. Это происходит в результате горизонтального перемещения крупных плит литосферы, расширения океанической земной коры и разрастания океанских впадин в связи с рифтовым вулканизмом и притоком мантийного вещества в срединно-океанических хребтах (зонах спрединга) и поглощением его в глубоководных желобах переходных зон или при столкновении континентальных и океанических литосферных плит (в зонах субдукции). Если к зонам субдукции вместе с океанической литосферой с двух сторон придвигаются материковые плиты, может произойти замыкание океана. Накопившиеся в нем осадочные толщи сминаются в складки и воздымаются в виде шовной зоны, что приводит к разрастанию суши и формированию новых континентов.
В то же время уже существующие материки в процессе перемещения раскалываются, расходятся в стороны; формируются внутриконтинентальные рифтовые зоны, на месте которых происходит разрастание новых океанов.
Таким образом, формирование современного лика Земли — это единый процесс, в который вовлечены как материки, так и океаны.
Но результаты его на дне океанов и на материках различны: в одном случае — однородная горизонтальная поверхность водных масс и скрытая под ними земная кора, в другом -- сложно построенная и расчлененная поверхность суши с большими контрастами высот и форм рельефа. Влияние внешних факторов дифференциации природы, связанных с поступлением солнечной энергии и неравномерностью ее распределения по земной поверхности, проявляется различно на материках и океанах.
Воды океанов, свободно сообщающихся друг с другом, характеризуются общностью солевого состава до глубины 100-150 м. Распределение по однородной водной поверхности температур, химических элементов, живых организмов зависит от поступления солнечной энергии и неравномерности ее распределения от полюсов к экватору, а также от процессов динамического взаимодействия между водной поверхностью и атмосферой. И только в переходных зонах между океанами и материками оно осложняется воздействием больших массивов суши.
На однородной поверхности океанов зональная структура биосферы выражена с большей четкостью, чем на суше, — в виде широких полос, вытянутых вдоль экватора и разделенных атмосферными фронтами. В толще воды, особенно до глубины 500 м, существует вертикальная зональность, проявляющаяся в температурах, химическом составе вод и характере донных отложений. Но вертикальная зональность вод океанов представляет собой явление иного характера, чем вертикальная зональность (высотная поясность) суши. Зонально-климатическая дифференциация в пределах материков зависит не только от общих закономерностей природы, но и от размеров и очертаний самих материков, сложности строения их поверхности, влияния океанов, т. е. от их индивидуальных особенностей.
Специфику природы океанов и материков особенно ярко отражает своеобразие их органического мира.
Свободные связи между океанами, а также сравнительное сходство среды обитания (водные массы и дно океанов и морей) обусловили относительную бедность и однообразие органического мира океанов по сравнению с материками. Это касается как количественных характеристик, так и видового состава. Суммарная масса живого вещества на суше примерно в 750 раз больше, чем в океане.
Подавляющую часть биомассы растений в морях и океанах составляют одноклеточные водоросли, доля высших растений в фитомассе океанов невелика. Среди животных преобладают беспозвоночные: моллюски, кишечнополостные, ракообразные и т.д. Рыбы, млекопитающие, рептилии имеют несравнимо меньшее распространение и связаны они в основном с переходными зонами, где органический мир вообще значительно богаче, чем в открытых океанах. Однако эти самые «густонаселенные» участки океанов по богатству органического мира можно сравнить только с такими малонаселенными участками суши, как пустыни или полупустыни (О.К. Леонтьев, 1982).
В целом же органический мир материков по обилию и разнообразию жизненных форм, видовому составу и в количественном отношении неизмеримо превосходит органический мир океанов. И что особенно важно, частью органического мира Земли является человек — высшая форма живых организмов на планете. Суша до сих пор остается основным местом расселения и обитания людей, здесь сосредоточена основная масса интенсивно используемых природных ресурсов и в наибольшей степени проявляются взаимосвязи между природой и человеческим сообществом.