Informácie

1.3: Pevná Zem - Biológia

1.3: Pevná Zem - Biológia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

VZNIK A ŠTRUKTÚRA ZEME

Zem vznikla približne pred 4,6 miliardami rokov z hmlového oblaku prachu a plynu, ktorý obklopoval Slnko. Nakoniec vznikli telesá s priemerom niekoľkých kilometrov; tieto sú známe ako planetezimály. Tento proces pokračoval, kým sa nevytvorila planéta veľkosti Zeme.

Na začiatku svojho vzniku musela byť zem úplne roztavená. Hlavným zdrojom tepla v tom čase bol pravdepodobne rozpad prirodzene sa vyskytujúcich rádioaktívnych prvkov. Ako sa Zem ochladzovala, rozdiely v hustote medzi formujúcimi sa minerálmi spôsobili, že sa vnútro rozdelilo na tri sústredné zóny: kôru, plášť a jadro. Kôra sa rozprestiera smerom nadol od povrchu do priemernej hĺbky 35 km, kde začína plášť. Plášť siaha až do hĺbky 2900 km, kde začína jadro. Jadro siaha až do stredu Zeme, do hĺbky asi 6400 km od povrchu.

The jadro tvorí 16 percent objemu zeme a asi 31 percent hmoty. Dá sa rozdeliť na dve oblasti: pevné vnútorné jadro a tekuté vonkajšie jadro. Vnútorné jadro je pravdepodobne väčšinou kovové železo legované malým množstvom niklu, pretože jeho hustota je o niečo väčšia ako hustota čistého kovového železa. Vonkajšie jadro má podobné zloženie, ale pravdepodobne obsahuje aj malé množstvo ľahších prvkov, ako je síra a kyslík, pretože jeho hustota je o niečo menšia ako hustota čistého kovového železa. Prítomnosť ľahších prvkov znižuje bod tuhnutia a je pravdepodobne zodpovedná za tekutý stav vonkajšieho jadra.

The plášť je najväčšia vrstva na Zemi, ktorá tvorí asi 82 ​​percent objemu a 68 percent hmotnosti Zeme. V plášti dominujú minerály bohaté na horčík a železo (mafické). Teplo z jadra zeme je transportované do oblasti zemskej kôry konvekciou vo veľkom meradle v plášti. V blízkosti vrchu plášťa je oblasť čiastočne roztopenej horniny nazývaná astenosféra. Ako horúce sa tu vyskytujú početné konvekčné prúdy malého rozsahu magma (t.j. roztavená hornina) stúpa a chladnejšia magma klesá kvôli rozdielom v hustote.

The kôra je najtenšia vrstva na Zemi, tvorí len 1 percento hmotnosti a 2 percentá objemu. V porovnaní so zvyškom zeme je kôra bohatá na prvky ako kremík, hliník, vápnik, sodík a draslík. Kôrové materiály sú veľmi rozmanité, pozostávajú z viac ako 2000 minerálov. Menej hustá kôra pláva na plášti v dvoch formách: kontinentálnej kôry a oceánska kôra. Oceánska kôra, ktorá obsahuje viac mafické minerály je tenšia a hustejšia ako kontinentálna kôra, ktorá obsahuje minerály bohatšie na kremík a hliník. Hrubá kontinentálna kôra má hlboké vztlakové korene, ktoré pomáhajú podporovať vyššie nadmorské výšky. Kôra obsahuje nerastné suroviny a fosílne palivá používané ľuďmi.

GEOLOGICKÝ ČAS

S cieľom opísať časové vzťahy medzi skalnými útvarmi a fosíliami vedci vyvinuli príbuzného geologická časová mierka v ktorom sú dejiny zeme rozdelené a rozdelené na časové úseky. Tri eóny (fanerozoikum, Proterozoikum, a archejský) predstavujú najväčšie časové úseky (merané v miliardách rokov). Tie sa zase delia na éry, Obdobia a Epochy. Hlavné diskontinuity v geologickom zázname a v zodpovedajúcom biologickom (fosílnom) zázname sú vybrané ako hraničné čiary medzi rôznymi časovými úsekmi. Napríklad hranica medzi kriedou a treťohorou (pred 65 miliónmi rokov) znamená náhle masové vymieranie druhov, vrátane dinosaurov. Pomocou moderných kvantitatívnych techník možno niektoré horniny a organické látky presne datovať pomocou rozpadu prirodzene sa vyskytujúcich rádioaktívnych izotopov. Preto je možné niektorým častiam geologickej časovej škály priradiť absolútne vek.

LITOSFÉRA A TEKTONIKA DESKY

Vrstva plášťa nad astenosférou a celá kôra tvoria oblasť nazývanú litosféra. Litosféra, a teda aj zemská kôra, nie je súvislá škrupina, ale je rozdelená na sériu dosiek, ktoré nezávisle "plávajú" na astenosfére, podobne ako plť na oceáne. Tieto platne sú v neustálom pohybe, zvyčajne sa pohybujú o niekoľko centimetrov ročne a sú poháňané konvekciou v plášti. Vedecká teória, ktorá tento jav popisuje, je tzv dosková tektonika. Podľa teórie platňovej tektoniky sa litosféra skladá zo siedmich veľkých platní a niekoľkých menších. Pretože tieto platne sú v neustálom pohybe, dochádza k interakciám tam, kde sa stretávajú hranice platní.

Konvergentná (zrážajúca sa) hranica platní nastáva pri zrážke dvoch platní. Ak konvergentná hranica zahŕňa dve kontinentálne platne, kôra je stlačená do vysokých pohorí, ako sú Himaláje. Ak dôjde k stretu oceánskej platne a kontinentálnej platne, oceánska kôra (pretože je hustejšia) sa podsúva pod kontinentálnu kôru. Oblasť, v ktorej prebieha subdukcia, sa nazýva a subdukčná zóna a zvyčajne vedie k hlbokej oceánskej priekope, ako je napr "Mariana Trench" v západnom Tichom oceáne. Subdukovaná kôra sa topí a výsledná magma môže vystúpiť na povrch a vytvoriť sopku. A divergentná platňa Hranica nastane, keď sa dve dosky od seba vzdialia. Magma stúpajúca z plášťovej oblasti je vytlačená cez výsledné trhliny a vytvára novú kôru. Stredooceánsky hrebeň v Atlantickom oceáne je oblasťou, kde sa neustále vytvára nový kôrový materiál, keď sa dosky rozchádzajú. Sopky sa môžu vyskytovať aj na odlišných hraniciach. Ostrov Island je príkladom takéhoto javu. Tretím typom hranice dosky je transformovať hranicu. K tomu dochádza, keď sa dve dosky posúvajú jedna po druhej. Táto interakcia môže vytvoriť napätie v priľahlých oblastiach kôry, čo má za následok zemetrasenia, keď sa napätie uvoľní. Zlom San Andreas v Kalifornii je príkladom hranice transformačnej dosky.

GEOLOGICKÉ PORUCHY

SOpky

Aktívny sopka nastane, keď magma (roztavená hornina) sa dostáva na zemský povrch cez trhlinu alebo prieduch v kôre. Sopečná činnosť môže zahŕňať vytláčanie lávy na povrch, vyvrhovanie pevnej horniny a popola a uvoľňovanie vodnej pary alebo plynu (oxid uhličitý alebo oxid siričitý). Sopky sa bežne vyskytujú v blízkosti hraníc platní, kde pohyb platní vytvoril trhliny v litosfére, cez ktoré môže prúdiť magma. Asi osemdesiat percent sopiek sa vyskytuje na hraniciach konvergentných platní, kde sa subdukovaný materiál topí a stúpa cez trhliny v kôre. Cascade Range vznikol týmto spôsobom.

Sopky možno klasifikovať podľa typu a formy ich vyvrhnutia. Základné typy sú: kompozitné sopky, štítové sopky, škvárové kužele a lávové dómy. Kompozitné sopky sú strmé, symetrické kužele postavené z viacerých vrstiev viskóznej lávy a popola. Väčšina kompozitných sopiek má na vrchole kráter, ktorý obsahuje centrálny prieduch. Lávy vytekajú z prestávok v stene krátera alebo z trhlín na bokoch kužeľa. Mt Fuji v Japonsku a Mt Ranier vo Washingtone sú príklady kompozitných sopiek.

Chráňte sopky sú postavené takmer výlučne z vysoko tekutých (nízka viskozita) lávových prúdov. Tvoria sa pomaly z početných tokov, ktoré sa šíria do širokého okolia z centrálneho prieduchu. Výsledná štruktúra je široký, mierne sa zvažujúci kužeľ s profilom ako štít bojovníka. Mt Kilauea na Havaji je príkladom štítovej sopky.

Popolčekové šišky sú najjednoduchším typom sopky. Vznikajú, keď sa láva prudko nafúknutá do oblasti rozpadne na malé úlomky, ktoré stuhnú a padajú ako popol. Okolo otvoru je vytvorený kužeľ so strmými stranami s kráterom na vrchole. Sunset Crater v Arizone je škvárový kužeľ, ktorý vznikol pred menej ako tisíc rokmi a narušil životy pôvodných obyvateľov regiónu.

Lávové dómy vznikajú, keď je vysoko viskózna láva vytláčaná z prieduchu a vytvára zaoblenú kupolu so strmými stenami. Láva sa hromadí okolo a na prieduchu namiesto toho, aby odtekala, väčšinou rastie expanziou zvnútra. Lávové kupoly sa bežne vyskytujú v kráteroch alebo na bokoch kompozitných sopiek.

ZEMEtrasenia

An zemetrasenie vzniká, keď nahromadené napätie v skalnom masíve spôsobí jeho náhle prasknutie. Oblasť, kde dochádza k prasknutiu, sa nazýva zameranie. To je často hlboko pod povrchom kôry. Bod na povrchu priamo nad ohniskom sa nazýva epicentra. Ničivé vlny sa šíria smerom von z oblasti zemetrasenia a šíria sa po celej Zemi. Veľkosť zemetrasenia je mierou celkového množstva uvoľnenej energie. Prvým krokom pri určovaní magnitúdy je meranie šírených vĺn pomocou zariadenia nazývaného a seizmograf. Na základe týchto informácií sa zemetraseniu pridelí modifikovaná klasifikácia Richterová stupnica. Stupnica je logaritmická, takže rozdiel jednej jednotky znamená desaťnásobný rozdiel v intenzite vĺn, čo zodpovedá rozdielu energie 32-násobku. Intenzita zemetrasenia je indikátorom účinku zemetrasenia na konkrétnom mieste. Účinok závisí nielen od veľkosti zemetrasenia, ale aj od typov podpovrchových materiálov a od štruktúry a dizajnu povrchových štruktúr.

Zemetrasenia sa vo všeobecnosti vyskytujú pozdĺž zlomov v horninovom masíve známych ako chybya väčšina sa vyskytuje v oblastiach blízko hraníc platní. Približne 80 percent všetkých zemetrasení sa vyskytuje v blízkosti hraníc konvergentných platní, ktoré sú vyvolané interakciou platní. Zemetrasenia sú tiež často spojené so sopečnou činnosťou v dôsledku pohybu podpovrchovej magmy. Keď dôjde k zemetraseniu pod oceánom, môže spustiť ničivú prílivovú vlnu známu ako a cunami.

SKALY A CYKLUS SKÁLY

Zemská kôra sa skladá z mnohých druhov hornín, z ktorých každá pozostáva z jedného alebo viacerých minerálov. Horniny možno rozdeliť do troch základných skupín: vyvreté, sedimentárne a metamorfované. Vyvreté horniny sú najbežnejším typom horniny nachádzajúcim sa v zemskej kôre. Vznikajú, keď sa magma ochladzuje a kryštalizuje pod povrchom (intruzívne vyvreliny) alebo láva chladne a kryštalizuje na povrchu (extruzívne vyvreliny). Žula je príkladom rušivej vyvreliny, zatiaľ čo čadič je extruzívna vyvrelina.

Sedimentárne horniny vznikajú spevnením zvetraných úlomkov už existujúcich hornín, vyzrážaním minerálov z roztoku alebo zhutnením zvyškov živých organizmov. Procesy zahŕňajúce zvetrané úlomky hornín zahŕňajú eróziu a transport vetrom, vodou alebo ľadom, po ktorých nasleduje ukladanie vo forme sedimentov. Keď sa sedimenty časom nahromadia, tie na dne sa zhutnia. Sú stmelené minerálmi vyzrážanými z roztoku a stávajú sa horninami.

Proces zhutňovania a cementovania je známy ako litifikácia. Niektoré bežné typy sedimentárnych hornín sú vápenec, bridlica a pieskovec. Sadra predstavuje sedimentárnu horninu vyzrážanú z roztoku. Fosílne palivá, ako je uhlie a ropná bridlica, sú sedimentárne horniny vytvorené z organickej hmoty.

Metamorfované horniny vznikajú, keď sa pevné vyvreté, sedimentárne alebo metamorfované horniny menia v reakcii na zvýšenú teplotu a tlak a/alebo chemicky aktívne tekutiny. Táto zmena sa zvyčajne vyskytuje pod povrchom. Môže zahŕňať zmenu textúry (rekryštalizáciu), zmenu mineralógie alebo oboje. Mramor je metamorfovaná forma vápenca, zatiaľ čo bridlica je premenená bridlica. Antracit je metamorfovaná forma uhlia.

The rockový cyklus ilustruje súvislosti medzi vnútornými a vonkajšími procesmi Zeme a ako spolu tri základné horninové skupiny súvisia. Vnútorné procesy zahŕňajú tavenie a metamorfózu v dôsledku zvýšenej teploty a tlaku. Konvekčné prúdy v plášti udržujú kôru v neustálom pohybe (dosková tektonika). Zasypané horniny sú vynášané na povrch (výzdvih) a povrchové horniny a sedimenty sú transportované do hornej oblasti plášťa (subdukcia).

Dva dôležité vonkajšie procesy v cykle hornín sú zvetrávanie a erózia. Zvetrávanie je proces, pri ktorom sa horninové materiály rozkladajú na menšie kúsky a/alebo sa chemicky menia. Keď sa horninové materiály rozložia na menšie kúsky, môžu sa prepraviť inam v procese nazývanom erózia. Hlavným nositeľom erózie je pohybujúca sa voda, ale kameň môže erodovať aj vietor a ľadovce.

TVORBA PÔDY

Pôda je jedným z najvzácnejších a najcitlivejších zdrojov na Zemi. Jeho tvorba zahŕňa zvetrávanie materských materiálov (napr. hornín) a biologickú aktivitu. Pôda má štyri hlavné zložky: vodu, erodovaný anorganický materský materiál, vzduch a organickú hmotu (napríklad živé a rozkladajúce sa organizmy).

Tvorba pôdy začína nekonsolidovanými materiálmi, ktoré sú produktmi z zvetrávanie. Tieto materiály môžu byť transportované na miesto tvorby pôdy procesmi, ako je vietor alebo voda, alebo môžu byť výsledkom zvetrávania podkladového podložia. Proces zvetrávania zahŕňa rozpad a rozklad horniny. Môže byť fyzikálna (napr. voda presakujúca do skalných puklín a následne zamrznutie) alebo chemická (napr. rozpúšťanie minerálov kyslým dažďom). Fyzikálne procesy sú bežnejšie v chladnom a suchom podnebí, zatiaľ čo chemické procesy sú viac prevládajúce v teplom alebo vlhkom podnebí.

Pôdne materiály majú tendenciu pohybovať sa vertikálne v prostredí formácie. Môžu sa pridať organické materiály (napr. listový odpad) a sedimenty, zatiaľ čo iné materiály (napr. minerály) sa môžu stratiť v dôsledku erózie a vylúhovania. Živé organizmy (napr. baktérie, huby, červy a hmyz) sa tiež začleňujú do vyvíjajúcej sa pôdy.

Živá zložka pôdy rozkladá iné organické materiály, aby uvoľnila svoje živiny (napríklad dusík, draslík a fosfor). Živiny sa potom využívajú a recyklujú pestovaním rastlín a iných organizmov. Táto recyklácia živín pomáha vytvárať a udržiavať životaschopnú pôdu.

Tvorbu pôdy ovplyvňuje niekoľko faktorov vrátane: podnebia, materského materiálu, biologických organizmov, topografie a času. Klíma oblasti (zrážky a teplota) môže byť najdôležitejším faktorom pri tvorbe pôdy. Teplota ovplyvňuje rýchlosť chemických reakcií a zrážky ovplyvňujú pH pôdy a vylúhovanie. Rodičovský materiál alebo skalné podložie sa líši od regiónu k regiónu a môže ovplyvniť textúru a pH pôdy. Typ vegetácie ovplyvňuje rýchlosť recyklácie živín v pôde, typ a množstvo organickej hmoty v pôde, pôdnu eróziu a typy a počty mikroorganizmov žijúcich v pôde.

Ľudia môžu mať hlboký vplyv na pôdu aj prostredníctvom takých činností, ako je orba, zavlažovanie a ťažba. Topografia regiónu ovplyvňuje odtok zrážok, eróziu a príjem slnečnej energie. Tvorba pôdy je nepretržitý proces. Pôdy sa menia s časom, keď sa menia faktory, ako je vstup organickej hmoty a obsah minerálov. Proces tvorby pôdy vhodnej na použitie ľuďmi môže trvať desiatky tisíc rokov. Bohužiaľ, k zničeniu tejto pôdy môže dôjsť v priebehu niekoľkých krátkych generácií.


Ekológia, evolúcia a biológia životného prostredia

Katedra ekológie, evolúcie a biológie životného prostredia (E3B) na Kolumbijskej univerzite bola založená v roku 2001. Hoci sme relatívne nová katedra, v poslednom desaťročí sme sa rýchlo rozrástli. Teraz máme medzinárodne rôznorodý študentský zbor a širokú sieť podporovateľov v Kolumbii a v celom New Yorku. Naši pridružení členovia fakulty pochádzajú z oddelení v Kolumbii, ako aj z Amerického múzea prírodnej histórie, New York Botanical Garden, Wildlife Conservation Society a EcoHealth Alliance. Spoločne poskytujeme našim študentom jedinečnú šírku a hĺbku výskumných príležitostí.

Pri vytváraní E3B Kolumbijská univerzita uznala, že oblasti ekológie, evolučnej biológie a biológie životného prostredia tvoria odlišné oddelenie biologických vied s vlastným súborom intelektuálnych ťažísk, teoretických základov, škál analýzy a metodológií.

Poslaním E3B je vychovávať novú generáciu vedcov a odborníkov z praxe v teórii a metódach ekológie, evolúcie a environmentálnej biológie. Naše vzdelávacie programy kladú dôraz na multidisciplinárny pohľad na pochopenie života na Zemi od úrovne organizmov až po globálne procesy, ktoré udržujú ľudstvo a všetok život.

Na dosiahnutie tejto multidisciplinárnej perspektívy katedra udržiava úzke väzby s viac ako 70 členmi fakulty mimo svojho centrálneho jadra. Mnoho členov fakulty, ktorí vyučujú, radia a školia študentov vo výskume, teda pôsobí na iných katedrách v kampuse Columbie alebo v partnerských inštitúciách. Prostredníctvom tejto spolupráce je oddelenie schopné využiť širokú škálu vedeckých a intelektuálnych zdrojov v oblasti New York City. Akademickí pracovníci pokrývajú oblasti rastlinnej a živočíšnej systematiky evolučná a populačná genetika ekosystémové vedy demografia a populačná biológia behaviorálna a komunitná ekológia a súvisiace oblasti epidemiológie, etnobiológie, verejného zdravia a environmentálnej politiky. Využitím odborných znalostí tejto rôznorodej fakulty a inštitúcií, ktorých sú súčasťou, E3B pokrýva rozsiahlu oblasť skúmania evolučných, genetických a ekologických vzťahov medzi všetkými živými vecami.


Pozri si video: Sejtciklus 2 - Replikáció (Február 2023).