Báo cáo: Các quyển trên Trái Đất và sự ảnh hưởng của chúng đến biến đổi khí hậu

Chia sẻ: | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

145
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo đề tài Các quyển trên Trái Đất và sự ảnh hưởng của chúng đến biến đổi khí hậu được nghiên cứu với mục đích giới thiệu về các quyển của Trái Đất, tìm hiểu về sự hình thành các quyển đó, nắm được tính chất lý hóa của từng quyển, suy luận được sự ảnh hưởng qua lại của các quyển và biến đổi khí hậu. Để nắm vững nội dung chi tiết mời các bạn tham khảo nội dung tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: Các quyển trên Trái Đất và sự ảnh hưởng của chúng đến biến đổi khí hậu

Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM HN Độc lập Tự do Hạnh phúc Khoa môi trường BÁO CÁO VỀ CÁC QUYỂN TRÊN TRÁI ĐẤT VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG QUA LẠI CỦA CHÚNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Kính gửi: Giảng viên Nông Bảo Anh Thảnh viên trong nhóm 6: lớp DH4KM ST Tên thành viên Phân công công việc T 1 Nguyễn Quốc Toản Tìm tài liệu 2 Nguyễn Sơn Tùng Tìm tài liệu 3 Vũ Song Toàn Tìm tài liệu 4 Nguyễn Thị Trang Tìm tài liệu 5 Ngô Thị Bích Phượng Tìm tài liệu 6 Vũ Hoa Ngọc Linh Tìm tài liệu, tổng hợp LỜI MỞ ĐẦU Trái đất là một hành tinh trong hệ Mặt trời, vào thời điểm sau khi hình thành (cách đây khoảng 4,5 tỷ năm), Trái đất là một quả cầu lạnh, không có khí quyển, tự quay xung quanh Mặt trời. Sự phân hủy của các chất phóng xạ làm cho quả cầu Trái đất nóng lên dần, dẫn đến sự phân dị của vật chất bên trong và thoát khí, hơi nước, tạo nên khí quyển nguyên sinh gồm CH4, NH3 và hơi nước. Các chất rắn trong lòng Trái đất phân dị, phần nặng nhất gồm Fe, Ni tập trung tạo thành nhân Trái đất. Các phần nhẹ hơn gồm các hợp chất MgO, FeO, SiO2,... tạo nên Manti. Phần nhẹ nhất gồm các kim loại Al, Si tập trung ở lớp ngoài. Dần dần, lớp ngoài Trái đất nguội dần trở nên đông cứng và tạo nên Vỏ Trái đất. Thành phần và cấu trúc của khí quyển, thủy quyển, thay đổi theo thời gian cho đến hiện nay. Trong báo cáo của mình, chúng em sẽ đi tìm hiểu về 5 quyển trên Trái Đất: địa quyển( được chia thành thạch quyển và thổ quyển), khí quyển, thủy quyển, sinh quyển và từ quyển; nêu lên được sự hình thành của các quyển, tính chất ( vật lý, hóa học) của chúng và từ đó suy luận ra sự ảnh hưởng của các quyển đến biến đổi khí hậu. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1. Tên đề tài: các quyển trên Trái Đất và sự ảnh hưởng của chúng đến biến đổi khí hậu.
2. Mục đích: - Giới thiệu về các quyển của Trái Đất - Tìm hiểu về sự hình thành các quyển đó - Nắm được tính chất lý hóa của từng quyển - Suy luận được sự ảnh hưởng qua lại của các quyển và biến đổi khí hậu CÁC QUYỂN CỦA TRÁI ĐẤT 1. Thạch quyển a. Khái niệm: Thạch quyển là lớp vỏ rắn của Trái Đất, bao gồm vỏ Trái Đất và lớp trên của tầng lót Manti, cấu tạo bới các đá kết tinh. Vì vậy người ta còn gọi thạch quyển là quyển đá. Nó là cái áo choàng của vỏ Trái Đất, hay nói cách khác thạch quyển là tất cả đất , đá che phủ cho vỏ Trái Đất ở khắp mọi nơi. Chiều dày của thạch quyển ở lục địa khoảng 100km, còn ở đại dương ước chừng khoảng 50km. b. Cấu tạo và tính chất của quyển Thạch quyển (vỏ Trái đất): là một lớp vỏ cứng rất mỏng, có cấu tạo hình thái rất phức tạp, có thành phần không đồng nhất, có độ dày thay đổi theo vị trí địa lý. Vỏ Trái đất được chia làm 2 kiểu: vỏ lục địa và vỏ đại dương. Vỏ đại dương có thành phần chủ yếu là các đá giàu CaO, FeO, MgO, SiO2 trải dài trên tất cả các đáy của các đại dương với chiều dày trung bình 8 km. Vỏ lục địa gồm 2 lớp vật liệu chính là đá bazan dày 10 20km ở dưới và các loại đá khác như granit, sienit giàu SiO2, Al2O3 và đá trầm tích ở bên trên. Vỏ lục địa thường rất dày, trung bình 35km, có nơi 7080km như ở vùng núi cao Hymalaya. Ở vùng thềm lục địa, nơi tiếp xúc giữa đại dương và lục địa, lớp vỏ lục địa giảm còn 1520km. Thành phần hóa học của thạch quyển bao gồm: các nguyên tố hóa học có số thứ tự từ 192 trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđeleep. 8 nguyên tố hóa học ( O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K) chiếm 99% trọng lượng thạch quyển. c. Lịch sử hình thành Đất đá và các khoáng vật tự nhiên được tạo ra trên Trái đất nhờ 3 quá trình địa chất: macma, trầm tích và biến chất . Ba loại đá macma, biến chất và trầm tích có quan hệ nhân quả chặt chẽ với nhau trong vỏ Trái đất
Đất là lớp ngoài cùng của thạch quyển, bị biến đổi tự nhiên dưới tác động tổng hợp của nước, không khí, sinh vật. Các thành phần chính của đất là chất khoáng, nước, không khí, mùn và các loại sinh vật từ vi sinh vật cho đến côn trùng, chân đốt,.. Địa hình mặt đất và cảnh quan là kết quả tác động tương hỗ đồng thời, ngược với nhau và liên tục của hai nhóm quá trình nội sinh và ngoại sinh. Địa hình phát triển qua nhiều giai đoạn khác nhau trên các cấu trúc địa chất rất khác nhau, nên rất đa dạng. d. Sự ảnh hưởng qua lại với biến đổi khí hậu Thạch quyển có vai trò to lớn đối với chế độ khí hậu, mặc dù phần thạch quyển trên các lục địa phần có ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ khí hậu chỉ chiếm khoảng 1/4 diện tích bề mặt Trái đất. Thạch quyển ảnh hưởng đến chuyển động của không khí trong khí quyển và dòng chảy trong đại dương. Ngoài lớp hoạt động ở phía trên, trong đó nhiệt độ và hàm lượng nước có thể thay đổi cho phù hợp với các hiện tượng xảy ra trong khí quyển và đại dương, thạch quyển có thời gian tồn tại lâu nhất trong các thành phần của hệ thống khí hậu. Về quy mô thời gian thạch quyển có thể được xem là đặc trưng gần như vĩnh cửu của hệ thống khí hậu. Có sự tương tác mạnh mẽ giữa thạch quyển và khí quyển thông qua việc truyền động lượng, khối lượng và nhiệt lượng cũng như thông qua sự tiêu tán động năng do ma sát trong lớp biên khí quyển. Sự truyền khối lượng chủ yếu dưới dạng hơi nước, mưa và tuyết, và ở phạm vi nhỏ hơn là dưới dạng tạp chất hoặc bụi. Núi lửa phun vật chất và năng lượng từ thạch quyển vào khí quyển, làm tăng độ vẩn đục của không khí. Các hạt vật chất có thể ngưng tụ trong tầng bình lưu, làm ảnh hưởng quan trọng đến cân bằng bức xạ của khí quyển và do đó ảnh hưởng đến khí hậu trái đất. Sự nóng lên và lạnh đi nhanh chóng trong ngày cũng như trong năm của phần thạch quyển này dẫn tới sự khác biệt về phân bố nhiệt độ giữa các mặt đệm khác nhau. Đấy là nguyên nhân trực tiếp sinh ra các dòng không khí trên Trái đất, tuy nhiên các dạng địa hình khác nhau của thạch quyển cũng làm thay đổi các dòng không khí này. Đặc điểm bề mặt có ảnh hưởng lớn đến khí hậu địa phương và khí hậu toàn cầu, do khí hậu địa phương và các điều kiện bề mặt tham gia mối quan hệ hai chiều. Hiện nay khoảng 70% diện tích bề mặt đất là ở BBC, sự bất đối xứng này gây nên những khác biệt đáng kể giữa khí hậu Bắc và Nam bán cầu. 2. Khí quyển: a. Khái niệm
Khí quyển trái đất là lớp khí bao quanh trái đất được giữ lại bởi lực hấp dẫn của Trái Đất. Ranh giới khí quyển dưới là bề mặt thủy quyển, thạch quyển và ranh giới trên là khoảng không giữa các hành tinh. Khí quyển Trái đất có cấu trúc phân lớp với các tầng đặc trưng từ dưới lên trên như sau: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian, tầng nhiệt, tầng điện ly. b. Tính chất Vật Lý, hóa học của khí quyển: Khí quyển Trái đất được hình thành do sự thoát hơi nước, các chất khí từ thủy quyển và thạch quyển. Thời kỳ đầu, khí quyển chủ yếu gồm hơi nước, amoniac, metan, các loại khí trơ và hydro. Dưới tác dụng phân hủy của tia mặt trời, hơi nước bị phân hủy thành oxy và hydro. Oxy tác động với amoniac và metan tạo ra khí N2 và CO2. Quá trình tiếp diễn, một lượng H2 nhẹ mất vào khoảng không vũ trụ, khí quyển còn lại chủ yếu là hơi nước, Nitơ, CO2, một ít Oxy. +Tầng đối lưu: Tầng đối lưu (Troposphere): là tầng thấp nằm ngay trên mặt đất, chiếm khoảng 70% khối lượng khí, ở tầng này càng lên cao nhiệt độ càng giảm, có nhiệt độ thay đổi giảm dần từ +40 oC ở lớp sát mặt đất tới 50 oC ở trên cao. Tầng đối lưu có chiều cao thay đổi từ 7 8km ở các đới cực và khoảng 1618km ở đới xích đạo. Số lượng các khí ở tầng này khoảng 4,12 x 10 15 tấn so với tổng khối lượng khí là 5,15.10 15 tấn.Không khí trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay đổi cả 3 trạng thái, gây ra hàng loạt quá trình thay đổi vật lý. Những hiện tượng thời tiết như mưa, mưa đá, gió, tuyết, sương giá, sương mù,... đều diễn ra ở tầng đối lưu. Thành phần không khí của khí quyển thay đổi theo thời gian địa chất, cho đến nay khá ổn định, bao gồm chủ yếu là Nito, Oxy và một số loại khí trơ. + Tầng bình lưu (Stratosphere): có một vùng thấp hơn với độ cao trên 25km và có nhiệt độ gần như không đổi, trong khi đó tầng trên của nó nhiệt độ tăng cùng với tăng độ cao. Ở độ cao khoảng 25km trong tầng bình lưu, tồn tại một lớp không khí giàu khí ôzôn thường được gọi là tầng ôzôn. Ở đây không khí loãng, nước và bụi rất ít, không khí chuyển động theo chiều ngang là chính, rất ổn định. + Tầng trung lưu (Mesosphere): nằm bên trên tầng bình lưu cho đến độ cao 80km. Nhiệt độ tầng này giảm theo độ cao, từ 2 oC ở phía dưới giảm xuống 92 oC ở lớp trên. Phần đỉnh tầng có một ít hơi nước, thỉnh thoảng có một vài vệt mây bạc gọi làmây dạ quang. + Tầng điện ly (Thermosphere): có độ cao từ 80km đến 500km, ở đây nhiệt độ không khí có xu hướng tăng dần theo độ cao, từ 92 oC đến +1200 oC. Nhiệt độ không khí ban ngày rất cao và ban đêm thấp. Ôxy và nitơ ở tầng này ở trạng thái ion, vì thế
gọi là tầng điện li.Sóng vô tuyến phát ra từ một nơi nào đó trên vùng bề mặt Trái Đất phải qua sự phản xạ của tầng điện li mới truyền đến các nơi trên thế giới. Tại đây, do bức xạ môi trường, nhiều phản ứng hóa học xảy ra đối với ôxy, nitơ, hơi nước, CO2...chúng bị phân tách thành các nguyên tử và sau đó ion hóa thành các ion như NO+, O+, O2+, NO3, NO2...và nhiều hạt bị ion hóa phát xạ sóng điện từ khi hấp thụ các tia mặt trời vùng tử ngoại xa. + Tầng ngoại quyển (Exosphere): bắt đầu từ độ cao 500km trở lên. c. Lịch sử hình thành: Lịch sử của bầu khí quyển Trái Đất trong thời gian một tỷ năm trước đây vẫn chưa được hiểu rõ lắm. Hiện nay bầu khí quyển Trái Đất vẫn là một đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học. Bầu khí quyển ngày nay đôi khi vẫn được gọi là "bầu khí quyển thứ ba" trong sự so sánh về thành phần hóa học so với hai bầu khí quyển trước đây. Bầu khí quyển nguyên thủy chủ yếu là heli và hiđrô; nhiệt (từ lớp vỏ Trái Đất khi đó vẫn nóng chảy và từ Mặt Trời) đã làm tiêu tan bầu khí quyển này. Khoảng 3,5 tỷ năm trước, bề mặt Trái Đất nguội dần đi để tạo thành lớp vỏ, chủ yếu là các núi lửa phun tràonham thạch, điôxít cacbon và amôniắc. Đây là "bầu khí quyển thứ hai"; nó chứa chủ yếu là CO2 và hơi nước, với một ít nitơ nhưng vẫn chưa có ôxy. Bầu khí quyển thứ hai này có thể tích khoảng ~100 lần khí quyển hiện nay. Nhìn chung, người ta tin rằng hiệu ứng nhà kính, sinh ra bởi mật độ cao của điôxít cacbon đã giữ cho Trái Đất không bị đóng băng. Trong vài tỷ năm tiếp theo, hơi nước ngưng tụ để tạo thành mưa và các đại dương để hòa tan điôxít cacbon. Khoảng 50% điôxít cacbon có lẽ đã bị hấp thụ bởi các đại dương. Một trong những dạng vi khuẩn có mặt sớm nhất trên Trái Đất là vi khuẩn lam. Các chứng cứ hóa thạch đã chỉ ra rằng các vi khuẩn này có mặt khoảng 3,3 tỷ năm trước và là những sinh vật sinh sống bằng quang hợp để sản xuất ra ôxy. Chúng là những sinh vật đầu tiên chuyển đổi khí quyển từ trạng thái không ôxy sang trạng thái có ôxy. Cây cối quang hợp tạo ra nhiều sự tiến hóa và chuyển đổi được nhiều hơn điôxít cacbon thành ôxy. Theo thời gian, lượng cacbon dư thừa tạo thành các nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày nay cũng như đá trầm tích nhất là đá vôi và các lớp động vật. Ôxy được giải phóng tương tác với amôniắc để tạo ra nitơ; ngoài ra vi khuẩn cũng có thể chuyển đổi amôniắc thành nitơ. Khi cây cối xuất hiện nhiều hơn thì lượng ôxy tăng lên một cách đáng kể (trong khi lượng điôxít cacbon giảm đi). Đầu tiên ôxy tương tác với các nguyên tố khác như sắt chẳng hạn, nhưng cuối cùng chúng tích tụ trong khí quyển — là kết quả của
sự tiêu hủy hàng loạt cũng như các tiến hóa trong một thời gian dài. Với sự xuất hiện của lớp ôzôn, các loại hình sinh vật sống được bảo vệ tốt hơn trước bức xạ tử ngoại. Bầu khí quyển chứa ôxynitơ này là "bầu khí quyển thứ ba". d. ảnh hưởng của khí quyển đến biến đổi khí hậu và ngược lại Khí quyển có một vai trò quan trọng trong sự tồn tại và phát triển của sinh vật trên Trái Đất. Nguyên nhân gây ra những biến đổi khí hậu ở Trái Đất từ khí quyển chủ yếu là do Biến đổi bức xạ mặt trời và thay đổi nồng độ khí Nhà Kính. Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng chủ yếu để duy trì sự sống trên Trái đất. Bức xạ đó khi truyền xuống Trái đất với một phổ sóng rất rộng. Bầu khí quyển Trái đất có tác dụng khuếch tán, hấp thụ và lọc một phần các tia BXMT, không cho chúng chiếu toàn bộ xuống bề mặt Trái đất. Vì vậy, khí quyển không phải là nơi cung cấp không khí cho hoạt động sống của sinh vật mà còn là màn chắn đối với các tác động có hại của tia sáng mặt trời. Sự chênh lệch về tính chất của các khối không khí theo chiều ngang tạo nên gió, bão và các hiện tượng thời tiết khác. Năng lượng và hơi nước đi kèm với các hiện tượng thời tiết trên góp phần đáng kể điều hòa nhiệt độ và khí hậu của các vùng khác nhau trên Trái đất. Bão, giông, vòi rồng là những hiện tượng đặc biệt của quá trình hoàn lưu khí quyển. Hoàn lưu khí quyển và chu trình hoàn lưu nước trong tự nhiên là các nguyên nhân cơ bản tạo nên đặc điểm khí hậu, thời tiết, chúng tác động mạnh mẽ tới chất lượng môi trường không khí và điều kiện sống của sinh vật và con người. Sự gia tăng nhiệt độ Trái đất do hiệu ứng nhà kính có tác động mạnh mẽ tới nhiều mặt của MT Trái đất: + Nhiệt độ Trái đất tăng sẽ làm tan băng và dâng cao mực nước biển. Như vậy, sẽ có nhiều vùng bị ngập + Khí hậu Trái đất sẽ bị biến đổi sâu sắc, các đới khí hậu có xu hướng thay đổi. Toàn bộ các điều kiện sống của tất cả các quốc gia bị xáo động. + Nhiều loại bệnh tật mới xuất hiện, dịch bệnh lan tràn. Hiệu ứng nhà kính : nguyên nhân chính của sự biến đổi khí hậu Trái đất là sự gia tăng các hoạt động tạo ra các chất thải khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức các bể hấp thụ và bể chứa khí nhà kính như: sinh khối, rừng, các hệ sinh thái biển, ven bờ và đất liền khác. 3. Thủy quyển
a. Khái niệm Thủy quyển là lớp nước trên Trái Đất, bao gồm nước trong các biển, đại dương, nước trên lục địa và hơi nước trong khí quyển. b. Cấu tạo và tính chất của thủy quyển Chiếm khoảng 71% với 361 triệu km 2 bề mặt Trái đất được bao phủ bởi mặt nước. Cho nên các nhà khoa học gọi Trái đất là “ Trái nước”. Thủy quyển là lớp vỏ lỏng không liên tục bao quanh Trái đất gồm: nước ngọt, nước mặn ở cả 3 trạng thái cứng, lỏng và hơi. Thủy quyển bao gồm: Đại dương, biển, ao hồ, sông ngòi, nước ngầm và băng tuyết. Khối lượng của thủy quyển khoảng 1,4.10 18 tấn, tương đương với 7% trọng lượng thạch quyển. Hiện nay người ta chia thủy quyển làm 4 đại dương, 4 vùng biển và 1 vùng vịnh lớn. c. Sự hình thành thủy quyển ( đại dương) Sự đông cứng lớp vỏ Trái đất được coi là sự bắt đầu lịch sử địa chất, các dấu hiệu địa chất thu được cho thấy sự kiện này xảy ra cách đây khoảng 4,5 tỷ năm. Sự đông cứng lớp vỏ Trái đất liên quan đến sự nguội đi do sự phát xạ năng lượng lớn vào không gian. Đồng thời, Trái đất cũng mất một phần các khí bao bọc. Quá trình này diễn ra phức tạp, song có thể thấy các khí nhẹ như hydro, heli bị mất vào không gian vũ trụ, còn các khí khác nặng hơn như oxy, nito vẫn được Trái đất giữ lại. Vào thời kỳ này, núi lửa vẫn hoạt động rất mạnh, phát thải ra nhiều loại khí hình thành nên khí quyển với thành phần khác xa với khí quyển hiện tại. Khí quyển lúc này chứa một hàm lượng oxy tự do nhỏ còn phần lớn là CO2 và hơi nước. Với sự lạnh dần đi làm cho hơi nước ngưng kết lại rơi xuống bề mặt Trái đất. Chính sự bốc hơi (mất nhiệt), ngưng kết (tỏa nhiệt) của hơi nước với nhiệt dung lớn lại làm gia tăng quá trình lạnh đi của bề mặt Trái đất qua thoát nhiệt vào các đám mây vũ trụ. Vì vậy, có thể nói hơi nước tự bản thân nó quyết định sự tồn tại của mình trên Trái đất. Từ khi hình thành, khoảng 3,8 tỷ năm về trước, diện mạo của đại dương đã có những thay đổi lớn. Sự thay đổi này biểu hiện qua độ mặn của nước biển, mực nước biển, quá trình hình thành và tạo những khối băng khủng lồ, đia hình đáy biển và đặc biệt là sự phân bố giữa đại dương và đất liền. Để có hình dạng lục địa và đại dương như hiện nay, đã có nhiều giả thuyết về sự hình thành, có thể nêu ra các giả thiết sau: trôi dạt lục địa, nới rộng đáy biển và kiến tạo mảng. d. Sự ảnh hưởng qua lại đến biến đổi khí hậu
- Thủy quyển ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu Thủy quyển điều hòa không khí, những nơi có nước thì nhiệt độ thường ít biến động, khí hậu ôn hòa. Thủy quyển cung cấp cho khí quyển một lượng lớn hơi nước, tạo mây gây mưa. Ngoài ra thì cần phải nói đến hai vòng tuần hoàn nước. Đối với vòng tuần hoàn nhỏ: Nước biển và đại dương bốc hơi (do tác dụng của gió, nhiệt độ,…) và ngưng tụ trên cao tạo thành mây, gây mưa ngay trên mặt biển và đại dương. Còn vòng tuần hoàn lớn: Nước bốc hơi ngoài mặt biển, đại dương và hình thành mây. Gió đưa mây vào đất liền và gây mưa tại đây. Một phần nước mưa tụ lại thành các dòng song rồi chảy ra biển; một phần khác ngấm xuống đất thành nước ngầm, cuối cùng chảy ra sông suối rồi chảy ra biển. - Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến thủy quyển Miền khí hậu nóng hoặc nơi địa hình thấp của khu vực khí hậu ôn đới, thủy chế sông phụ thuộc vào chế độ mưa. Ví dụ: Sông Hồng, mùa lũ (tháng 6 – tháng 10) trùng với mùa mưa, mùa cạn trùng với mùa khô, ít mưa. Miền ôn đới lạnh và những sông bắt nguồn từ núi cao, thủy chế còn phụ thuộc vào lượng tuyết băng tan. Ví dụ: Sông Ô bi, Lênitxay, Lena khi mùa xuân đến nhiệt độ tăng làm băng tuyết tan, mực nước sông dâng. Ở các vùng đất đá bị thấm nước nhiều, nước ngầm đóng vai trò đáng kể (đá vôi). * Tan băng: Băng là một thành phần quan trọng của thủy quyển, tập trung chủ yếu ở 2 cực Trái đất. Theo các số liệu hiện nay, khối lượng băng trên Trái đất chiếm 75%. Tuy nhiên cùng với sự biến đổi khí hậu khiến cho Trái Đất nhanh chóng nóng lên thì tình trạng băng tan đang diễn ra ngày một nhanh, đặc biệt là ở hai cực Bắc và Nam. 4. Sinh quyển a. Khái niệm Tập hợp các quần xã sinh vật trên cạn, dưới nước và các nhân tố môi trường vô sinh trên Trái Đất hoạt động như m ột hệ sinh thái duy nhất được gọi là sinh quyển. Nói cách khác, sinh quyển là tập hợp các hệ sinh thái trên cạn và dưới nước, liên hệ chặt chẽ với nhau bằng các chu trình sinh địa hoá và dòng năng lượng trên phạm vi toàn cầu. Các khái niệm hiện đại về sinh quyển đã xuất hiện trong các công trình của nhà tự nhiên vĩ đại người Pháp J.B.Lamac vào đầu thế kỷ XIX. Năm 1875, nhà Địa
chất nổi tiếng người Aïo E.Zins (18311914) đã tách sinh quyển thành 1 quyển độc lập của Trái đất. Học thuyết về sinh quyển (biosphere) được nhà Địa hóa người Nga V.N.Vernatxki đưa ra năm 1926. Theo học thuyết này, sinh quyển là toàn bộ dạng vật chất sống tồn tại ở bên trong, bên trên và phía trên Trái đất hoặc là lớp vỏ sống của Trái đất, một hệ thống động vô cùng phức tạp với số lượng lớn các yếu tố ngẫu nhiên và nhiều quá trình mang đặc điểm xác suất. Đây là một hệ thống động và rất phức tạp. Nhờ hoạt động của các HST mà năng lượng ánh sáng Mặt trời đã bị biến đổi cơ bản để tạo thành vật chất hữu cơ trên Trái đất. Sự sống trên bề mặt Trái đất được phát triển nhờ sự tổng hợp các mối quan hệ tương hổ giữa các sinh vật với MT tạo thành dòng liên tục trong quá trình trao đổi vật chất và năng lượng. Như vậy, trong sự hình thành sinh quyến có sự tham gia tích cực của các yếu tố bên ngoài như năng lượng Mặt trời, sự nâng lên và hạ xuống của vỏ Trái đất, các quá trình tạo núi, băng hà,...Các cơ chế xác định tính thống nhất và toàn diện của sinh quyển là sự di chuyển và tiến hóa của thế giới sinh vật; vòng tuần hoàn sinh địa hóa của các nguyên tố hóa học; vòng tuần hoàn nước tự nhiên. Sinh quyển tồn tại trên Trái đất trong mối cân bằng động với các hệ tự nhiên khác.Với sự xuất hiện và phát triển mạnh mẽ của loài người, bên trên sinh quyển hình thành một quyển đặc biệt là Trí tuệ quyển (Noosphere). Sinh quyển là một màng sống rất mỏng bao quanh hành tinh, nơi sự sống tồn tại. Lớp này dao động từ cao trên 10.000m trên mực nước biển (Các loài chim bay) cho đến độ sâu hơn 8.000 m chiều sâu dưới đáy đại dương như rãnh Puerto Rico. Đây là những thái cực. Tuy nhiên, nói chung lớp sinh quyển chứa sự sống trên trái đất là mỏng do không khí trên cao có ít Oxy và nhiệt độ thấp, cũng như ở dưới biển sâu dưới 1.000m thường tối và lạnh. b.Tính chất của sinh quyển Sinh quyển là một phần của Trái Đất, bao gồm tầng trên của thạch quyển (có thể sâu tới 11 km), toàn bộ thủy quyển, tầng đối lưu, tầng bình lưu của khí quyển, nơi có các điều kiện tự nhiên thích hợp cho sự sống phát triển. Sinh quyển thường được hiểu gắn liền với Trái Đất. Sinh quyển của Trái Đất bao gồm các loài động vật,thực vật, vi khuẩn, nấm,... từ sinh vật đơn bào nguyên thủy đến đa bào tiến hóa cao. Tính chất đặc trưng của sinh quyển là sự đa dạng sinh học. Đa dạng sinh học là tổng hợp tất cả các gen, các loài và các hệ sinh thái. Đó là sự biến đổi liên tục theo tiến hóa để tạo ra các loài mới trong điều kiện sinh thái mới khi những loài khác biến đi (McNeely, 1991). + Sự đa dạng về chủng loại Hiện nay, tổng số các loài sinh vật trong sinh quyển vào khoảng 5 đến 30 triệu loài, nhưng con người chỉ mới ghi nhận khoảng gần 2 triệu loài, bao gồm virus, vi sinh
vật, thực vật, động vật . Nhiều nhóm phân loại lớn còn biết rất ít như vi sinh vật, côn trùng .. .. Ngay ở lớp thú, trong thế kỷ 20 cũng chỉ bổ sung thêm một số loài . +Sự đa dạng di truyền Mỗi loài đặc trưng bằng hệ gen và nó mang đặc trưng di truyền riêng, đảm bảo cho sự tồn tại của loài . Vì vậy sự đa dạng về loài cũng chính là sự đa dạng về di truyền . Với bản chất di truyền và biến dị, dưới tác động của chọn lọc tự nhiên, sinh giới phát triển không ngừng, ngày càng đa dạng và hoàn thiện hơn . +Sự đa dạng tổ hợp Loài là đơn vị cơ sở của hệ thống sinh vật, chúng không tồn tại riêng lẻ,các cá thể của một loài tập hợp thành quần thể, nhiều quần thể của các loài tập hợp thành quần xã . Khi đề cập đến tập hợp sinh vật, dù ở cấp độ tổ chức nào cũng là nói đến các mối quan hệ giữa các loài và nhóm loài với nhau . Có thể chia sinh giới làm 3 nhóm Nhóm sinh vật sản xuất . Nhóm sinh vật tiêu thụ . Nhóm sinh vật phân hủy . +Sự đa dạng sống và đa thích nghi Sinh vật sống theo môi trường hóa lý rất phức tạp của Trái Ðất . Chúng có thể sống trong điều kiện 8090oC và ngược lại âm 8090oC, nơi có ẩm độ cao, nơi thấp, bức xạ mặt trời gay gắt .Sự thích nghi biểu hiện ở cấu trúc hình thái cá thể, ở phương thức sinh sản đơn giản hay phức tạp với vòng đời và chu trình phát triển từ trứng đến trưởng thành khác nhau . +Sự đa dạng sinh thái Sinh giới và điều kiện tự nhiên có quan hệ mật thiết, hai chiều . Sự đa dạng sinh vật được nhân lên khi gắn kết với sự đa dạng sinh cảnh . Thiên nhiên không đồng nhất, vì vậy sự đa dạng của sinh vật ở các hệ sinh thái khác nhau thì khác nhau . Con người có nhiều khả năng trong việc điều khiển tính đa dạng sinh vật của quần xã sinh vật trong một hệ sinh thái nào đó . +Khung cảnh xã hội của sự đa dạng sinh học Xã hội loài người đã có những quan hệ khác nhau đối với sự đa dạng sinh học và ngược lại sự đa dạng sinh học cũng đã tác động đến biến động của xã hội loài người. c.Lịch sử hình thành Trái Đất ra đời cách chúng ta 4,6 tỉ năm về trước. Suốt quá trình đó Trái Đất hoàn thiện dần về cấu trúc, nhất là lớp vỏ ngoài cùng thông qua những biến đổi cực lớn. Sự ra đời của sự sống gắn liền với quá trình tiến hoá hoá học nhờ bức xạ của các tia vũ trụ. Những tia này như những tác nhân tạo ra các hợp chất vô cơ và hữu cơ, trước hết chứa trong các đại dương cổ. Nước đại dương như m ột bức màn lọc các
bức xạ tử ngoại, tạo điều kiện thuận lợi để mầm sống ra đời. Cơ thể sống ban đầu quá đơn giản, chỉ như một "con men" sống kị khí, tồn tại trong một giai đoạn dài của lịch sử Trái Đất được mệnh danh là thời "Tiền Cambri". Các hình thái sống cơ bản đầu tiên trên Trái Đất được gọi là các prokaryote, tồn tại mà không cần oxy. Các Prokaryote cổ đại bao gồm các sinh vật đơn bào như vi khuẩn và vi khuẩn cổ. Một số prokaryote phát triển nhờ vào một quá trình hóa học độc đáo. Chúng đã có thể sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra đường đơn giản và Oxy từ nước và Cacbon Dioxide (CO2), quá trình này gọi là quang hợp. Các sinh vật quang hợp trở nên dồi dào và làm thay đổi sinh quyển. Trong một thời gian dài, khí quyển đã phát triển dựa vào hỗn hợp của Oxy và các khí khác để duy trì các hình thức mới của sự sống. Dù sao, sự tiến hoá của Trái Đất cũng đã lật sang trang sử mới giai đoạn khởi đầu của tiến hoá sinh học mà đặc trưng bằng kiểu tiến hoá dị dưỡng. Sau đó, có lẽ do áp lực của chọn lọc tự nhiên, nguồn thức ăn hữu cơ cạn kiệt đã thúc đẩy sự xuất hiện quá trình quang hợp. Nhờ đó, hàm lượng ôxi trong nước, trong khí quyển ngày một tăng lên, đưa khí quyển chuyển từ dạng khử sang dạng ôxi hoá, còn sự tiến hoá của sinh quyển trên hành tinh đươc chuyển từ tiến hoá dị dưỡng sang tiến hoá tự dưỡng. Nguồn thức ăn sơ cấp ngày một giàu có, điều kiện hô hấp được cải thiện cơ bản, lớp ôzôn được hình thành và ngày một dày lên nên ngay từ kỉ Cambri, sự sống bùng nổ với sự xuất hiện của nhiều dạng sống mới như Thân l ỗ (Porifera), San hô (Anthrozoa), Thân Mềm (Mollusca), rong biển, tổ tiên của thực vật có hạt và động vật có dây sống. Trong các giai đoạn khác nhau của đại Cổ sinh (Paleozoi), các nhóm loài sinh vật cả ở dưới nước và trên cạn trở nên đông đúc, song sự phát triển ồ ạt của giới thực vật, nhất là sau khi"vượt cạn" đã tạo tiền đề quan trọng, đảm bảo vững chắc cho sự xuất hiện những nhóm động vật cỡ lớn như Bò sát cổ đại, chim, thú và cuối cùng, người vượn sớm nhất (Australopithecus) ra đời. Từ đó giống người Homo khởi nguồn từ Australopithecus đã xuất hiện và tiến hoá để đến khoảng 200.000 năm cách đây ngườiH. sapiens thực sự đứng ra cai quản thế giới này. Như vậy, rõ ràng, sự tiến hoá hoá học làm xuất hiện sự sống, còn sự sống ra đời đã dẫn đến những biến đổi lớn lao trên bề mặt hành tinh, thúc đẩy sự tiến hoá của môi trường vật lí và hoá học, nơi mà sự sống ngự trị. Nhờ đó, sinh quyển tiến hoá và ngày càng đạt đến trạng thái ổn định bền vững. d.Sự ảnh hưởng qua lại với biến đổi khí hậu Cuộc sống trên trái đất được định hình, phụ thuộc vào cũng như ảnh hưởng đến khí hậu. Đây là nguyên tắc thứ ba trong bảy nguyên tắc thiết yếu của Khoa Học Khí Hậu. Bản chất của nguyên tắc này đó là sự sống ảnh hưởng đến khí hậu và ngược lại, Khí hậu sẽ quy định các điều kiện và khu vực các loài có thể tồn tại và phát triển. Sinh vật trong sinh quyển tham gia vào các chu trình sinh địa hóa. Hai chu trình lớn trong chuyển hóa năng lượng là Chu trình Cacbon và Chu trình Nito, ngoài ra có chu trình Photpho và chu trình nước. Sự tham gia của sinh vật vào các chu trình này là thiết yếu để tổng hợp các chất từ năng lượng và phân hủy chất. Sự tồn tại của sinh vật trong sinh quyển giúp cho khí hậu có sự cân bằng ổn định theo thời gian nhờ sự tham
gia vào hai chu trình chuyển hóa này. Các chu trình này sản sinh ra một lượng khí nhà kính tự nhiên ổn định làm ấm trái đất và duy trì sự sống trên trái đất. Ngược lại, Khí hậu cũng ảnh hưởng đến sự sống và phân bố của sinh vật trên trái đất chủ yếu thông qua các yếu tố: Nhiệt độ, ánh sáng, nước và độ ẩm không khí. + Nhiệt độ: mỗi loài sinh vật thích nghi với một giới hạn nhiệt nhất định. Các loài ưa nhiệt thường phân bố ở các vùng nhiệt đới và Xích đạo. Trái lại, các loài chịu lạnh chỉ phân bố ở các vĩ độ cao và các vùng núi cao. Nơi có nhiệt độ thích hợp, sinh vật sẽ phát triển nhanh hơn và thuận lợi hơn. + Nước và độ ẩm không khí: Những nơi có điều kiện nhiệt, nước và ẩm thuận lợi như vùng Xích đạo, nhiệt đới ẩm, cận nhiệt gió mùa, ôn đới ấm… sẽ có nhiều loài sinh vật sinh sống. Còn ở hoang mạc, khí hậu rất khô nên có ít loài sinh vật cư trú tại đó. + Ánh sáng quyết định quá trình quang hợp của cây xanh. Những cây ưa sáng thường sống và phát triển tốt ở nơi có đầy đủ ánh sáng. Những cây chịu bóng thường sống trong bóng râm, dưới tán lá của những cây khác. Con người là một sinh vật sống trong sinh quyển, và tác động của con người đối với khí hậu là rất lớn, trong đó có cả những tác động tích cực và tác động tiêu cực. Sự phát triển khoa học kỹ thuật và quá trình cách mạng công nghiệp dẫn đến việc sử dụng một lượng lớn tài nguyên thiên nhiên, thải ra một lượng lớn khí nhà kính làm cho Trái đất ngày một nóng lên. Con người là nguyên nhân chính dẫn đến biến đổi khí hậu và làm cho biến đổi khí hậu ngày một gia tăng. Đồng thời sự ảnh hưởng của Biến đổi Khí hậu đối với con người và hệ sinh thái làm cho khí hậu ngày càng khắc nghiệt, các thiên tai xảy ra ngày càng nhiều. Con người sử dụng năng lượng hóa thạch, tạo thêm một lượng lớn khí CO2, SO2,... Thí dụ , mỗi năm con người tạo thêm 550 tỷ tấn CO2 do đốt các loại nhiên liệu hóa thạch. Nguồn chất thải bổ sung vào khí quyển trên đang làm thay đổi cân bằng sinh thái tự nhiên của Trái đất , dẫn tới việc thay đổi chất lượng và quan hệ của các thành phần MT tự nhiên. Thay đổi và cải tạo các HST tự nhiên. Chuyển đất rừng thành đất nông nghiệp làm mất đi nhiều loài động thực vật quý hiếm, tăng xói mòn đất, thay đổi khả năng điều hòa nước và biến đổi khí hậu,... Cải tạo đầm lầy thành đất canh tác, làm mất đi các vùng đất ngập nước có tầm quan trọng đối với MT sống của nhiều loài sinh vật và con người Chuyển đất rừng, đất nông nghiệp thành các khu công nghiệp, khu đô thị, tạo nên sự mất cân bằng sinh thái khu vực và ô nhiễm cục bộ Gây ô nhiễm MT ở nhiều dạng hoạt động kinh tế xã hội khác nhau • Tác động vào cân bằng sinh thái Tác động của con người vào cân bằng sinh thái thể hiện trong một số thí dụ như sau: Săn bắn quá mức, đánh bắt quá mức, gây ra sự suy
giảm thậm chí làm biến mất một số loài và gia tăng sự mất cân bằng sinh thái Săn bắt các loài động vật quý hiếm như : hổ, tê giác, voi,... có thể dẫn đến sự tiệt chủng nhiều loại động vật quý hiếm Chặt phá rừng tự nhiên lấy gỗ, làm mất nơi cư trú của động thực vật Lai tạo các loài sinh vật mới làm thay đổi cân bằng sinh thái tự nhiên Đưa vào các HST tự nhiên các hợp chất nhân tạo mà sinh vật không có khả năng phân hủy. 5.Từ quyển a. Khái niệm Từ quyển là vùng không gian bao quanh một hành tinh được điều khiển bởi từ trường của hành tinh đó. Hình dáng của từ quyển là do kết quả của tương tác giữa từ trường của hành tinh với các dòng hạt tích điện, như gió Mặt Trời. b. Đặc điểm và các tính chất của từ quyển Từ quyển của Trái Đất cùng với khí quyển chặn các dòng hạt tích điện, bảo vệ sự sống trên Trái Đất, từ trường Trái Đất có vành đai bức xạ bao quanh trái đất ở môi trường khí quyển trên cao từ 500600 km dến 60.000 80.000 km và có tác dụng đến hàng chục ngàn km trong vũ trụ và được gọi là Từ quyển. Nghiên cứu từ quyển Trái Đất là một lĩnh vực của địa vật lý. Kết quả của nghiên cứu cũng áp dụng để miêu tả vùng chịu điều khiển của từ trường tại các hành tinh, các thiên thể khác, và cả những đối tượng chẳng hạn như pulsar. Vì từ quyển bắt nguồn từ từ trường nên nó bao gồm các tính chất lý hóa như từ trường. tức là nó có tính chất của 1 nam châm. Từ trường tạo từ quyển làm lệch hướng các điện tử của gió Mặt Trời. "Sốc hình cung" hướng về phía Mặt Trời nằm ở khoảng cách gấp 13 lần bán kính Trái Đất. Sự va chạm giữa từ trường Trái Đất và gió Mặt Trời tạo ra vành đai bức xạ Van Allen, một cặp những vùng tích điện dạng vòng cung đồng tâm hình đế hoa. Khi thể plasma xâm nhập vào bầu khí quyển của Trái Đất ở các cực, chúng tạo ra cực quang. c. Lịch sử hình thành Lịch sử hình thành của từ quyển gắn liền với sự hình thành của từ trường Trái Đất, từ trường Trái Đất hình thành cách đây khoảng 1 tỷ năm, từ trường của Trái đất được cho là được tạo ra bởi dòng điện trong vật liệu dẫn điện của cốt lõi của nó, được tạo ra bởi dòng đối lưu do nhiệt thoát ra từ lõi. Tuy nhiên quá trình này rất phức tạp, và mô hình máy tính mô phỏng một số tính năng của nó đã chỉ được phát triển trong vài thập kỷ qua. Trong nghiên cứu của Viện khoa học Carnegie, Mỹ, đăng trên tạp chí Geophysical Research Letters hôm 6/6/2016, từ quyển của Trái Đất hoàn toàn khác biệt so với hiện nay trong giai đoạn từ 500 triệu năm đến một tỷ năm trước. Nhiều cực từ đột nhiên xuất hiện trên khắp thế giới, làm từ trường hỗn loạn, ảnh hưởng đến đời sống sinh vật.
"Phát hiện này có thể đưa ra lời giải thích cho những biến động kỳ lạ về hướng từ trường được tìm thấy trong các dữ liệu địa chất khoảng 600700 triệu năm trước", Peter Driscoll, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết. Tuy nhiên, khoảng 650 triệu năm trước đây, nó đã chuyển dần về còn 2 cực Bắc, Nam như hiện nay khiến cho khả năng bảo vệ của từ quyển trước gió Mặt Trời được tăng lên so với thời điểm có nhiều cực. Theo các nhà khoa học, từ trường hai cực của Trái Đất được tạo ra do lõi sắt lỏng của hành tinh quay xung quanh một lõi rắn nhỏ hơn, nhưng lõi bên trong không phải luôn ở thể rắn. Tại một thời điểm trong lịch sử hình thành Trái Đất, phần lõi bên trong phải trải qua giai đoạn chuyển đổi từ trạng thái nóng chảy thành thể rắn. Peter Driscoll, đồng tác giả nghiên cứu, tin rằng sự kiện này diễn ra khoảng 500 triệu đến một tỷ năm trước, khi phần lõi bên trong bắt đầu cứng lại, nó tàn phá từ trường Trái Đất. Giai đoạn hỗn loạn này kéo dài cho đến khi lõi bên trong chuyển thành thể rắn hoàn toàn. "Phát hiện này có thể đưa ra lời giải thích cho những biến động kỳ lạ về hướng từ trường được tìm thấy trong các dữ liệu địa chất khoảng 600700 triệu năm trước", Driscoll cho biết. Tuy nhiên, khoảng 650 triệu năm trước đây, nó đã chuyển dần về còn 2 cực Bắc, Nam như hiện nay khiến cho khả năng bảo vệ của từ quyển trước gió Mặt Trời được tăng lên so với thời điểm có nhiều cực. d.Sự ảnh hưởng qua lại với biến đổi khí hậu Từ quyển có tác dụng chính là ngăn chặn gió mặt trời đến Trái Đất. Khi gió Mặt Trời tới Trái Đất, nó có tốc độ khoảng từ 400 km/s đến 700 km/s. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến từ quyển của Trái Đất. Ở phía trước từ quyển, các dòng điện tạo ra lực ngăn chặn gió mặt trời và làm đổi hướng nó ở xung quanh vành đai bảo vệ. gió Mặt trời là nguyên nhân gây ra hiện tượng bão từ, cũng như ảnh hưởng lớn đến sinh vật. cụ thể: bão từ có thể gây ra rối loạn trong liên lạc vô tuyến hay thậm chí gây mất điện, thời kỳ có bão từ là thời kỳ rất nguy hiểm cho người có bệnh tim mạch bởi vì từ trường ảnh hưởng rất mạnh đến hoạt động của các cơ quan trong hệ tuần hoàn của con người; nó cũng ảnh hưởng đến cuộc sống của sinh vật như khả năng nhận biết phương hướng của các loài… Như vây, có thể thấy từ quyển không có ảnh hưởng nhiều đến biến đổi khí hậu. nó chỉ giúp bảo vệ Trái Đất khỏi gió Mặt Trời có thể gây xáo trộn từ trường của hành tinh và ảnh hưởng đến chức năng định hướng của một số loài động vật. KẾT LUẬN Trái đất đã hình thành và trải qua hàng tỉ năm phát triển mới tạo nên một môi trường sống như hiện nay. Kể từ đó, sinh quyển, bầu khí quyển của Trái Đất và các điều kiện vô cơ khác đã thay đổi đáng kể, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phổ biến của các vi sinh vật ưa khí cũng như sự hình thành của tầng ôzônlớp bảo vệ quan
trọng, cùng với từ trường của Trái Đất, đã ngăn chặn các bức xạ có hại và chở che cho sự sống. Các đặc điểm vật lý của Trái Đất cũng như lịch sử địa lý hay quỹ đạo, cho phép sự sống tồn tại trong thời gian. Tuy nhiên, sự biến đổi khí hậu ngày nay đang diễn ra ngày một gay gắt do sự ảnh hưởng của các quyển đồng thời chính sự biến đổi này cũng đã tác động ngược trở lại gây nên sự thay đổi của các quyển. Ta không thể ngăn chặn Trái Đất vận động, ngăn chặn sự kiến tạo địa chất, sự biến thiên của từ quyển… nhưng con người có thể giảm thiểu được sự biến đổi khí hậu bằng năng lực của mình. Kéo dài thời gian tồn tại của Trái Đất là đang kéo dài thười gian tồn tại của sinh vật và con người.