Dynamiczna Ziemia
Ropa naftowa
Ropa naftowa stała się głównym motorem rozwoju przemysłu i cywilizacji w XX wieku. Niestety, jej nierównomierne rozmieszczenie przyczyniło się do wybuchu szeregu konfliktów międzynarodowych, a produkcja i przeróbka ropy i jej pochodnych powoduje zanieczyszczenie środowiska.
Ropa naftowa składa się głównie z węglowodorów, cząstek zbudowanych z dwóch pierwiastków chemicznych - wodoru i węgla -i różych innych domieszek. Do surowców pokrewnych zaliczymy gaz ziemny i gęstą, lepką substancję zwaną asfaltem, lub inaczej - bitumenem. Są to wszystko złoża biogeniczne. powstałe w wyniku nagromadzenia się substancji organicznych (mikroskopijnych roślin i zwierząt) i ich przetworzenia w głębi skorupy ziemskiej. Z tego powodu ropę naftową, gaz ziemny a także inne surowce, np. węgiel nazywamy paliwami kopalnymi.
Ropa naftowa i gaz ziemny
Procesy, które doprowadziły do powstania paliw kopalnych zachodziły milion) lat temu. Większość złóż północnej i środkowej części Morza Północnego powstała z glonów i bakterii, które zostały pogrzebane pod mułem i iłem na dnie morza w okresie jurajskim (144-215 milionów lat temu). Przykryta warstwą mułu materia organiczna stopniowo rozkładała się i zamieniała w ropę pod wpływem wysokiej temperatur} i tego samego, ogromnego ciśnienia, które zamieniało ił i muł w litą skałę. Ropa naftowa i gaz ziemny występują prawie wyłącznie w skałach osadowych, głównie piaskowcach, których porowatości i szczeliny mogą być nasycone ropą i gazem, czyli mogą stać się kolektorem węglowodorów. Aby mogło powstać złoże ropy naftowej lub gazu ziemnego, musi istnieć warstwa skał nieprzepuszczalnych przykrywająca skałę przepuszczalną. Dzięki temu ropa może gromadzić się w strukturze zwanej pułapką.
Gaz ziemny tworzy się na większych głębokościach niż ropa naftowa, przykładem może być proces powstawania złóż gazu ziemnego w południowej części Morza Północnego, który według geologów rozpoczął się w karbonie (500-286 min lat temu), kiedy to z materii organicznej w środowisku bagiennym zaczęły tworzyć się złoża węgla. Warstwy węgla były zalewane wodą i przykrywane kolejnymi warstwami osadu. Na koniec, na głębokości około 4 km. ciepło wnętrza ziemi doprowadzało do wytrącenia się z węgla gazu. Gaz. podobnie jak ropa, wędrował w górę warstw przepuszczalnych, aż do momentu, gdy napotkał ułożoną w kształcie klosza warstwę nieprzepuszczalną, gromadząc się w tej pułapce.
Wykorzystanie ropy i gazu ziemnego
Ropa naftowa znajduje szerokie zastosowanie. Jest czystsza i wydajniejsza niż węgiel, a w porównaniu z gazem - łatwiejsza do transportowania. Czasem, podobnie jak węgiel, nazywana jest czarnym złotem. Wytwarza się z niej połowę energii wykorzystywanej na świecie. Jako surowca energetycznego używa się ropy w transporcie, przemyślę i innych działach gospodarki.
Ropa naftowa wykorzystywana jest do produkicji wielu paliw - kilku rodzajów benzyny, oleju napędowego i paliwa lotniczego. Używa się jej też do produkcji olejów silnikowych i smarów, bez których niemożliwe byłoby funkcjonowanie maszyn. Służy również do produkcji nawierzchni asfaltowych i całej gamy innych produktów, np. kosmetyków, leków, barwników, materiałów wybuchowych, nawozów sztucznych, włókien sztucznych (nylon), atramentu, środków owadobójczych, plastiku, syntetycznego kauczuku (opony) itp.
Światowe zasoby
Złoża ropy i gazu ziemnego znajdują się na wszystkich kontynentach, często pod dnem morskim, w szelfach kontynentalnych blisko brzegu. Niektóre pola roponośne są wykorzystywane, inne wciąż jeszcze czekają na odkrycie i eksploatację. Szacuje się, że rezerwy ropy naftowej wystarczą na mniej więcej 40 lat, jeśli wydobycie utrzyma się na poziomie z 1988 roku. Szacunki te opierają się na dwóch danych - szacunkowej zasobności znanych złóż, których eksploatacja możliwa jest przy zastosowaniu obecnie znanych technologii oraz wysokości średniego światowego wydobycia w danym roku. Oczywiście liczby te mogą się zmieniać, w zależności od wykorzystywanych technologii.
Na przykład przed rokiem 1970 Wielka Brytania była niemal całkowicie uzależniona od importu ropy. Odkrycie złóż ropy pod dnem Morza Północnego w 1969 roku całkowicie zmieniło tę sytuację, czyniąc ten kraj jednym z głównych producentów ropy na świecie. Do roku 1990 Wielka Brytania wspięła się na 9 miejsce wśród krajów eksploatujących podmorskie złoża ropy. Eksperci są zdania, że wydobycie będzie maleć, nie zmienia to jednak faktu, że Wielka Brytania będzie jednym z głównych producentów ropy w XXI wieku.
Największe złoża ropy znajdują się w krajach arabskich Bliskiego Wschodu i stanowią ok. 65% znanych rezerw ropy naftowej. Pod koniec lat 80. Iran, Irak, Kuwejt i Zjednoczone Emiraty Arabskie posiadały udokumentowane złoża ropy, które przy poziomie wydobycia w tych krajach z roku 1988 starczyłyby na sto lat.
Na początku 1989 roku rezerwy Arabii Saudyjskiej (ok. 25% światowych zasobów) szacowano na 90 lat. Dzięki odkryciu nowych złóż w 1990 roku, czas ten wydłużył się o dalsze 50 lat.
Producenci ropy i gazu
Pod koniec lat 80. czołowym producentem ropy był ZSRR, dostarczający około 18% światowego wydobycia ropy naftowej. Z 15 republik największy udział w wydobyciu miały: Rosja, Azerbejdżan, Kazachstan, Kirgizja, Tadżykistan, Turkmenia, Ukraina i Uzbekistan.
Stany Zjednoczone, zajmując drugie miejsce, dostarczały wraz z Kanadą w 1990 roku 16% ropy. Kolejne miejsca zajmowały Arabia Saudyjska, Iran, Meksyk, Chiny, Wenezuela, Irak i Wielka Brytania.
Poziom wydobycia zależy od popytu na światowych rynkach, np. recesja we wczesnych latach 90. spowodowała spadek zapotrzebowania na ropę, a co za tym idzie zmniejszenie wydobycia.
Pod względem wydobycia gazu ziemnego pierwsze miejsce również zajmują republiki byłego ZSRR. z Rosją na czele. Poważny udział w wydobyciu mają USA, Holandia i Kanada. Dalsze miejsca zajmują: Wielka Brytania, Meksyk i Rumunia.
Handel ropą
Ropa stała się tak ważnym surowcem, że jej wydobycie od roku 1950, kiedy wydobywano około 10 min baryłek dziennie, wzrosło do około 65 min baryłek w 1990 roku. W ciągu 40 lat świat uzależnił się od ropy jako surowca i paliwa. W niektórych krajach pochodne ropy, zwłaszcza benzyna, były tak tanie, że marnotrawiono je.
Kraje rozwinięte, posiadające własne złoża szybko zużyły je dla własnych potrzeb, a w związku ze zwiększającym się popytem, musiały coraz więcej importować. Największy udział w światowym handlu ropą zdobyło kilka krajów trzeciego świata, które szybko wzbogaciły się na eksporcie ropy do krajów rozwiniętych. Niektóre państwa przeznaczały zdobyte dzięki ropie pieniądze na finansowanie polityki socjalnej i podnoszenie poziomu życia. Inne zaś zyski przeznaczały na inwestycje, mające pobudzić rozwój gospodarczy jak budowa urządzeń służących do uzdatniania wody morskiej w Arabii Saudyjskiej czy budowa sztucznej rzeki w Libii, dostarczającej wodę pitną wydobywaną spod powierzchni Sahary do gęsto zaludnionych obszarów.
Ropa a polityka
Ropa naftowa ma ogromne znaczenie w kształtowaniu się stosunków międzynarodowych. Na przykład w czasie wojny arabsko-izraelskiej (1967), Egipt, Jordania i Syria mogły liczyć na stałe dostawy ropy. Kraje zasobne w ropę wywierają wpływ na politykę światową poprzez Organizację Krajów Eksporterów Ropy Naftowej (OPEC) założoną w 1960 roku przez Iran, Irak, Kuwejt, Arabię Saudyjską i Wenezuelę. Kolejnymi członkami OPEC stały się Algieria, Ekwador, Gabon, Indonezja Libia, Nigeria, Katar i ZEA - wszystkie, podobnie jak państwa założycielskie, są krajami rozwijającymi się. W roku 1973, w czasie tzw. wojny sześciodniowej - w której brały udział: Izrael po jednej a Egipt i Syria po drugiej stronie - OPEC podniósł ceny ropy. Część krajów zgodziła się również kontrolować ilość eksportowanej ropy, w celu wywierania nacisku na kraje popierające Izrael, np. USA. W połowie lat 70. większość krajów Bliskiego Wschodu dysponowała już własnym przemysłem petrochemicznym i poprzez organizację OPEC starały się zwiększyć swoje wpływy na politykę globalną.
Polityka OPEC trzymała w ryzach kraje - eksporterów ropy, stosowano często ograniczenia w wydobyciu w celu utrzymania napędzającej inflację, wysokiej ceny ropy na światowych rynkach. Jednak we wczesnych latach 80. wiele krajów rozwiniętych zwiększyło swoje własne wydobycie, przy jednoczesnym wprowadzeniu programów oszczędnościowych. Taka polityka w połączeniu z recesją gospodarczą doprowadziła do spadku popytu na importowaną ropę, a co za tym idzie spadku jej cen na rynku. Chociaż potęga OPEC była krótkotrwała, dała ona wielu krajom Bliskiego Wschodu poczucie siły, którego nigdy wcześniej nie posiadały.
Ropa odegrała znaczącą rolę również w szeregu innych konfliktów. W 1990 roku Irak ogłosił, że Kuwejt wydobywa ropę prawnie należącą do Iraku i przyczynia się do obniżenia cen ropy, poprzez przekroczenie ustalonych limitów sprzedaży. Z tych i innych powodów w 1990 roku Irak najechał na Kuwejt i zagarnął jego terytorium. Przeprowadzona pod egidą ONZ akcja o kryptonimie Pustynna Burza doprowadziła do wycofania wojsk irackich z terytorium Kuwejtu. W czasie wojny Irak celowo wypuścił zapasy ropy do wód Zatoki Perskiej, powodując katastrofę ekologiczną. Irakijczycy podpalili również połowę szybów naftowych w Kuwejcie. Chmury czarnego dymu zasłoniły niebo i słońce, zanim udało się ugasić szalejące pożary.
Skażenie mórz
Skażenie wód morskich ropą zdarza się również przy czyszczeniu tankowców, kolizjach morskich i wypadkach na morskich platformach wydobywczych. Do największych skażeń dochodzi, gdy tankowce zostaną uszkodzone lub zatoną. Wycieki ropy doprowadzają do zagłady ptaków, ryb i innych morskich organizmów.
W 1989 roku tankowiec Exxon Valdez zderzył się z podwodną rafą u wybrzeży Alaski. Około 240 tys. baryłek ropy wyciekło do morza. W ciągu kilku tygodni plama ropy skaziła 1600 km wybrzeża, w tym tereny trzech parków narodowych i pięciu rezerwatów przyrody. Korporacja Exxon podjęła, zakrojone na niespotykaną dotąd skalę działania, mające na celu oczyszczenie skażonych obszarów, niestety niektóre zmiany były już nieodwracalne. Takie spektakularne katastrofy odwracają uwagę od faktu, że większość zanieczyszczeń wód morskich pochodzi z ropy wypuszczanej do rzek albo wyciekającej bezpośrednio do morza z przybrzeżnych systemów odprowadzających.
Skażenia atmosfery
Stosowanie benzyny w silnikach samochodowych doprowadziło do ciężkiego skażenia powietrza w wielu miastach. Spaliny z samochodów i innych urządzeń napędzanych ropą zawierają trujące gazy, takie jak tlenek węgla, nie spalone węglowodory, tlenki azotu i ołów. Niektóre z tych zanieczyszczeń wchodzą w reakcję ze światłem słonecznym, tworząc smog w wielkich miastach, takich jak Los Angeles czy Meksyk. Kiedy tlenki azotu wymieszają się z drobinami wody w chmurach, spadają tzw. kwaśne deszcze. Zanieczyszczają one rzeki i jeziora oraz niszczą lasy. Wiele krajów świata podjęło już działania, mające na celu ograniczenie emisji spalin samochodowych. Zachęca się do stosowania benzyny bezołowiowej, a w wielu krajach już niedługo nie będzie można zarejestrować samochodu, który nie będzie wyposażony w katalizator spalin, redukujący w znacznym stopniu emisję trujących gazów. Zabiegi te są jednak niewystarczające, jako że z roku na rok zwiększa się światowe zużycie ropy naftowej.
Przyszłość
Pomimo odkrycia nowych złóż ropy naftowej, nie ulega wątpliwości, że zasoby tego surowca kiedyś się wyczerpią, zwłaszcza że proces jego powstawania jest niezwykle wolny. Mimo wszystko, niezależnie od wzrostu cen i świadomości rychłego wyczerpania zasobów, zapotrzebowanie na ropę naftową wciąż rośnie.
Perspektywy być może nie są aż tak tragiczne, jak się wydaje na pierwszy rzut oka. Niektórzy uczeni utrzymują, że znane i udokumentowane złoża ropy naftowej stanowią jedynie 1/3 całego ziemskiego zapasu. Reszta, według nich, wciąż jeszcze czeka pod ziemią na swoich odkrywców. Rozwój technologii najprawdopodobniej umożliwi w przyszłości eksploatację obecnie niedostępnych złóż.
We wczesnych latach 90. amerykańscy uczeni udoskonalili metodę wydobycia nazywaną „chemicznym wypłukiwaniem". Polega ona na wpom-powywaniu do skał substancji chemicznych o działaniu podobnym do detergentów. Substancje te wypłukują rozrzedzoną ropę z porów. W przeszłości stosowano tę metodę jedynie na małą skalę, jako że była ona zbyt kosztowna. Obecnie udało się wyprodukować substancję wypłukującą z odpadów powstających przy produkcji papieru, co doprowadziło do znacznego obniżenia kosztów operacji. Uważa się, że ta relatywnie tania metoda pozwoli na zwiększenie potencjalnych zapasów ropy naftowej USA mniej więcej sześciokrotnie.
Innym źródłem ropy naftowej są tak zwane piaski bitumiczne, czyli piaski nasączone gęstą ropą. Eksploatacja złóż tego typu jest jednak bardzo droga. Ropę można też uzyskiwać z łupków bitumicznych, zawierających znaczną ilość tzw. oleju skalnego. Składające się nań węglowodory nadają mu właściwości podobne do ropy naftowej.
Nowe złoża i sposoby wydobycia nie rozwiążą jednak problemu nadchodzącego kryzysu energetycznego. Zasoby ropy na pewno kiedyś się wyczerpią, dlatego już teraz należy poszukiwać alternatywnych źródeł energii. Zanim jednak będzie można na wielką skalę pozyskiwać energię z innych źródeł, należy bardzo racjonalnie gospodarować zasobami najważniejszego obecnie źródła energii - ropy naftowej.
Czas geologiczny
Przez wiele lat geolodzy próbowali określić wiek Ziemi na podstawie dowodów odnalezionych w skalach. Metoda ta okazała się jednak mało skuteczna. Dopiero stosunkowo niedawno udało się wypracować metodyy które pozwalają na dokładniejsze ustalenia w tej sprawie.
Większość badaczy zgadza się. iż ojcem współczesnej geologii jest szkocki lekarz i naukowiec James Hutton (1726-1797). Jest on twórcą teorii ziemi opartej między innymi na obserwacji naturalnych procesów zachodzących na naszej planecie. Hutton postawił tezę, że powierzchnia Ziemi nieustannie się zmienia. Czynniki naturalne, na przykład mróz, kruszą skały, które następnie są transportowane przez rzeki do jezior i mórz. Tam kolejne warstwy naniesionego materiału skalnego osadzają się w postaci piasku czy mułu i tworzą nowe skały osadowe.
Temperatura i ciśnienie
Hutton twierdził również, że wysoka temperatura oraz ciśnienie zmieniały strukturę głębiej położonych warstw skał osadowych. W ten sposób powstały skały metamorficzne. Na przykład bazalt i granit, nazwane przez Huttona skałami wulkanicznymi, to zastygła lawa wulkaniczna.
Zdaniem szkockiego naukowca, wszystkie trzy rodzaje skał - osadowe, metamorficzne i wulkaniczne - znajdowały się niegdyś wewnątrz planety, by w końcu wypiętrzyć się w postaci lądów i łańcuchów górskich, które następnie uległy na powierzchni procesom niszczenia.
James Hutton zajmował się także tzw. względnym wiekiem skał. Na przykład badania prowadzone w Szkocji wykazały, iż tamtejsze góry składają się ze skał metamorficznych, które powstały ze skał osadowych. Jednak w ich wnętrzu dociekliwy geolog odkrył żyły granitowe, uformowane z zastygłej lawy, która wdarła się pomiędzy warstwy skalne. Materiał pochodzenia wulkanicznego musiał być więc młodszy od głazów metamorficznych. Na tej podstawie Hutton wywnioskował, iż wiek poszczególnych warstw w obrębie jednej formacji może zasadniczo się różnić. Zjawisko to nazwano dyskordancją, czyli niezgodnością zalegania warstw. W momencie, gdy uformowana skała znajdowała się na powierzchni Ziemi, rozpoczynał się proces wietrzenia. Po pewnym czasie, zniszczona przez wiatr, wodę i temperaturę skała, znowu zalewana była przez wody oceanu i w następstwie przykryta kolejnymi warstwami naniesionych osadów.
W związku z tym, iż opisany proces jest niezwykle długotrwały, Hutton doszedł do wniosku, że nasza planeta ma wyjątkowo długą historię. Nie umiał określić dokładnie jej wieku, lecz stwierdził, iż tak jak trudno jest ustalić początek Ziemi, tak nie ma powodów, by przewidywać jej rychły koniec.
Mapa dziejów ziemi
Istotnym wkładem do zrozumienia dziejów Ziemi mógł się poszczycić brytyjski inżynier, William Smith (1769-1839), który pracował przy budowie kanałów transportowych w czasach rewolucji przemysłowej. Gdy robotnicy kopali rowy, Smith kolekcjonował wydobyte przez nich skamieliny. Po pewnym czasie zauważył, że każdy rodzaj skamieliny odpowiada konkretnej, zawsze tej samej warstwie skalnej. Zaobserwował również, że warstwy owe występują zawsze w tym samy porządku, a każda z nich zawiera charakterystyczny dla siebie zestaw skamielin.
dla siebie zestaw skamielin.
Na tej podstawie sformułował tezę, że be; względu na usytuowanie, skały zawierające U same skamieliny są w podobnym wieku oraz, ż( młodsze warstwy spoczywają na starszych, cno ciaż nie można dokładnie określić, ile lat dzieli j( od siebie. Na podstawie swych badań i obserwa cji, Smith opublikował w 1815 roku geologiczni mapę Anglii oraz Walii. Mapa przedstawiała widoczne na powierzchni skały i określała icł" względny wiek - od najstarszej do najmłodszej.
Lektura skał
Na podstawie prawa superpozycji, które mówi, ii w niezaburzonej formacji skał osadowych młodsze warstwy zawsze zalegają na starszych, geolodzy opracowali wykres względnego wieku skał.
Jednak nie wolno było zapomnieć o możliwych deformacjach. Na przykład w górach fałdowych, wypiętrzone warstwy mogą być ułożone pod pewnym kątem do powierzchni, a nawet pionowo. W fałdach obalonych natomiast, warstwy starsze znajdują się na młodszych.
Geolodzy opracowali jednak metody, które pozwalają określić sposób tworzenia się fałdu. Na przykład na powierzchni niektórych warstw widoczne są ślady działalności prądów i fal morskich oraz wiatrów. Innym dowodem na to, iż konkretna warstwa znajdowała się na powierzchni całej formacji, są ślady działalności robaków i innych stworzeń w czasach, gdy skała była jeszcze miękka.
Podział dziejów ziemi
Przy pomocy tego typu metod, geolodzy ustalili kolejność powstawania poszczególnych skał na całym świecie. Umożliwiło to podział historii Ziemi na okresy, czyli stworzenie tzw. tabeli stratygraficznej. Podobnie jak ukazanie historii na tle panowania kolejnych cywilizacji czy monarchów, pomaga w jej zrozumieniu, tak samo użyteczny jest podział dziejów Ziemi na okresy oraz ich charakterystyka.
Skały powstałe wcześniej niż 590 min lat temu zawierają bardzo niewiele skamieniałości. Te prehistoryczne formacje zostały podzielone na dwie grupy, odpowiadające dwóm okresom. Pierwszy z nich to Archaik - w skałach z tego okresu nie ma żadnych śladów życia. Drugi, charakteryzujący się bardzo skromnymi skamielinami, to Proterozoik. W skałach uformowanych 590 min lat temu i później, ślady życia na Ziemi są częste. Ten okres dziejów Ziemi geolodzy nazywają Fanerozoikiem.
Trzy długie ery
jSkały fanerozoiczne zawierają tak bogaty c wachlarz skamieniałości, że trzeba było podzielić e je na trzy mniejsze grupy, odpowiadające trzem Q długim erom. Kolejno po sobie następują: 8 Paleozoik (rośliny pierwotne), Mezozoik (prymi-m tywne rośliny i zwierzęta), Kenozoik (rozwinięte życie na Ziemi). Każda era podzielona jest na okresy. Pierwszy okres ery paleozoicznej to Kambr. Współcześni geolodzy przyjmują ten okres za punkt zwrotny w dziejach Ziemi i dlatego czasy wcześniejsze (Archaik i Proterozoik) nazywają Prekambrem.
Nazwy poszczególnych okresów pochodzą od terenów, na których po raz pierwszy odnaleziono skały im przypisane. Na przykład Kambr zawdzięcza swą nazwę łacińskiemu słowu określającemu Walię, natomiast Perm to nazwa regionu w Rosji. Jednak Ordowik i Sylur pochodzą od prehistorycznych plemion zamieszkujących niegdyś tereny Wielkiej Brytanii.
Jak sama nazwa wskazuje, Karbon i Kreda to pochodne nazw minerałów charakterystycznych dla tych okresów (carbon łac. — węgiel). Co więcej, amerykańscy geolodzy podzielili Karbon na dwie epoki: mississipijską (Dolny Karbon) i pensylwańską (Górny Karbon).
Okresy
Era kenozoiczna została podzielona na dwa okresy — Trzeciorzęd i Czwartorzęd. Nazwy te są pozostałością starego podziału. Niegdyś geolodzy przypisywali skały do czterech okresów, które nazwali: Pierwszorzęd, Drugorzęd. Trzeciorzęd i Czwartorzęd. Pierwsze dwa terminy wyszły z użycia, dwa pozostałe wciąż są wykorzystywane.
Skały uformowane w Trzeciorzędzie i Czwartorzędzie są tak bogatym źródłem skamieniałości, że okres ten znów podzielono na krótsze odstępy czasowe, zwane epokami. Jeszcze mniejszą jednostką w dziejach Ziemi jest wiek. Przykładem może tu być Wielkie Zlodowacenie w epoce plejstoceńskiej. Tabela stratygraficzna ilustrowała względny wiek skał oraz nazywała poszczególne ery, okresy i epoki, jednak naukowcy wciąż nie byli w stanie określić ile lat, w skali bezwzględnej, każda z tych jedostek trwała.
Pożytek ze skamielin
Pod koniec XIX wieku naukowcy podjęli konkretne kroki w celu zbadania wieku skał. Sir Charles Lyell (1797-1875), wybitny geolog angielski, przyjaciel Darwina, próbował dokonać tego, porównując na jakim szczeblu ewolucji znajdowały się stworzenia uwiecznione w skałach w postaci skamielin. Na tej podstawie stwierdził, że okres Kambru, z którego datują się pierwsze poważne znaleziska, rozpoczął się około 240 milionów lat temu. Jego obliczenia były jednak mało dokładne i nie przedstawiały wielkiej wartości.
Znakomity fizyk brytyjski, Lord Kelvin (18241907), w różny sposób próbował określić wiek Ziemi. Do swych badań wykorzystywał wnioski z obserwacji ruchu naszej planety wokół własnej osi oraz obliczenia dotyczące energii cieplnej emitowanej przez Słońce. Zakładał też, iż na początku Ziemia była ciekłą kulą. Na tej podstawie obliczył, że osiągnięcie obecnej temperatury trwało około 100 min lat. Niestety, i jego wnioski okazały się błędne.
Ostateczne wyniki
Obliczenia Kelvina zostały zweryfikowane dzięki wynalezieniu metody datowania wieku skał przez badanie ich radioaktywności. Substancje radioaktywne, które znajdują się w niektórych materiałach, emitują energię w postaci promieni radioaktywnych, co prowadzi do ich rozpadu. Każdy pierwiastek promieniotwórczy rozpada się w ściśle określonym czasie. W procesie rozpadu radioaktywny uran pozostawia produkt uboczny w postaci ołowiu, dlatego wiek próbki uranu można określić poprzez ustalenie ilości znajdującego się w nim ołowiu.
Metoda wykorzystująca radioaktywność substancji umożliwiła geologom ustalenie bezwzględnego wieku skał oraz czasu trwania er, okresów i epok geologicznych. Wyniki badań są jednak stale korygowane wraz z kolejnymi odkryciami nowych próbek minerałów radioaktywnych. Nowe metody wskazują na to, że wiek Ziemi sięga tysięcy milionów, a nie jedynie milionów lat.
Wiek Ziemi
Ziemia jest tak stara, że trudno to sobie wyobrazić.
Gdyby jednak dla ułatwienia przyjąć, że ma ona jeden rok,
wówczas całe ludzkie dzieje zmieściłyby się w ostatnich pięciu godzinach.
Ludzie od setek lat próbowali określić, ile lat ma Ziemia. Na początku XVII w. James Ussher. arcybiskup Armagh, ustalił datę Stworzenia na podstawie danych zawartych w Biblii. Umiejscowił on to zdarzenie w 4004 roku przed Chrystusem i taką chronologię można niekiedy spotkać w dawnych wydaniach Biblii.
Dziś wiemy, że arcybiskup Ussher znacznie się mylił. Wiek Ziemi, zdaniem naukowców, wynosi około 4,5 mld lat. Dopiero jednak około połowy naszego stulecia stało się możliwe dokładniejsze obliczenie wieku Ziemi, który w przybliżeniu wynosi tyle. co wiek Słońca i pozostałych planet.
Pod koniec XVII w. Niels Stensen. duński lekarz i badacz (późniejszy biskup) stwierdził, że skały osadowe - te powstające pod wodą -są tym młodsze, im wyżej leżą. To odkrycie doprowadziło do rozpoznania w ciągu XIX w. następstwa warstw na całym świecie, a w rezultacie - ustalenia wieku względnego skał. Nauka zajmująca się określaniem wieku skał nosi nazwę geochronologii. Dopiero jednak w początkach XX w. badacze amerykańscy i angielscy odkryli, że pewne pierwiastki promieniotwórcze mogą być użyte jako zegary rejestrujące różne zdarzenia na przestrzeni dziejów geologicznych. Atomy tych pierwiastków ulegają rozpadowi, tworząc inne pierwiastki. Na przykład uran przekształca się w ołów, emitując promieniowanie.
Dziewięć ciężkich pierwiastków, powstających w sposób naturalny, w tym rad i uran, jest promieniotwórczych. Takie są też niektóre izotopy (atomy tego samego pierwiastka, różniące się masą) pierwiastków lekkich, na przykład rubidu i strontu.
Uczeni odkryli zegary, ale nie potrafili określać za ich pomocą czasu. Stało się to możliwe dopiero po skonstruowaniu w okresie II wojny światowej specjalnego instrumentu -spektrometru masowego. To urządzenie rozdziela atomy, według ich masy i ładunku elektrycznego. Pozwala ono określić zawartość substancji promieniotwórczej w skałach.
Okres połowicznego zaniku
Substancje promieniotwórcze ulegają rozpadowi ze znaną prędkością. Jednostką stosowaną do jego pomiaru jest tzw. okres połowicznego zaniku (półokres), czas, w którym rozpada się połowa wyjściowej ilości substancji promieniotwórczej. Każdy kolejny taki okres oznacza rozpad połowy pozostałej substancji.
Najbardziej znaną metodą jest datowanie węglem promieniotwórczym, która służy do określania wieku wszelkich substancji organicznych - pochodzących z żyjących obecnie lub kiedyś organizmów (np. kości lub drewna).
Tej metody użyto w 1988 r. na przykład do określenia wieku Całunu Turyńskiego, uważanego za płótno, w które owinięte było ciało Chrystusa. Metoda węglowa nie pozwala na datowanie skał nieorganicznych; w tym celu posłużono się innymi technikami. Należą do nich - rozpad promieniotwórczego izotopu potasu, który przekształca się w promieniotwórczy argon; rozpad promieniotwórczego izotopu rubidu, który przekształca się w promieniotwórczy stront oraz rozpad uranu prowadzący do powstania toru i ołowiu.
Potwierdzenie tak obliczonego wieku Ziemi nadeszło z kosmosu. Niektóre meteoryty - fragmenty skał docierających na Ziemię z różnych stron Układu Słonecznego, zawierają minerał troilit. Zawiera on znikome ilości uranu, ale obecny w nim ołów występuje w proporcji charakterystycznej dla planet, w tym Ziemi. Wykorzystano to do sprawdzenia obliczeń wynikających z rozpadu szeregu uran - ołów.
Przeanalizowano również skały dostarczone w 1970 r. z Księżyca przez amerykańskich astronautów. Zarówno one, jak i próbki meteorytowe pozwoliły stwierdzić, że wiek Księżyca i meteorytów jest zbliżony do wieku wyznaczonego dla Ziemi.
W skałach liczących sobie prawie 3,5 mld lat - najstarszych znanych skałach ziemskich - odkryto ślady prymitywnych form życia, bakterii i glonów - najprostszych, jednokomórkowych form. Wcześniej Ziemia była niegościnną pustynią, pustoszoną przez trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów, pozbawioną odpowiedniej atmosfery.
Wydaje się prawdopodobne, że w ciągu pierwszego miliarda lat na Ziemi utworzyły się oceany, gdy woda z płaszcza ziemskiego -warstwy leżącej poniżej skorupy - wydostawała się na powierzchnię dzięki wulkanom. Pierwotna atmosfera zawierała prawdopodobnie głównie wodór. Tlen, którym oddychamy, znalazł się w powietrzu w następstwie wyładowań elektrycznych w środowisku pary wodnej lub był wydalany przez organizmy żyjące w morzu
Eksplozja życia
Nagle, około 570 min lat temu, na Ziemi zaczęło rozkwitać życie. Około 400 min lat temu tlenu w powietrzu było już wystarczająco dużo, by mogły rozwijać się rośliny lądowe, a w ciągu następnych 50 mln lat pojawiły się pierwsze zwierzęta lądowe.
Geolodzy dzielą dzieje ostatnich 570 min lat na kilkanaście okresów, najstarszy z nich nosi nazwę kambru. Czas geologiczny od początku kambru (590 min lat temu) do współczesnego nam czwartorzędu określa się mianem fanero-zoiku. Resztę dziejów Ziemi łączy się zwykle pod jedną nazwą - prekambr.
Jeśli czas istnienia Ziemi wyobrazimy sobie jako jeden rok, wtedy najstarsze formy życia pojawią się na początku maja, a kambr zacznie się w listopadzie. Pierwsi ludzie zaistnieją około godziny 7 wieczorem 31 grudnia, a człowiek współczesny pojawi się około pięć minut przed północą.
Środowisko w przyszłości
Badając skały skorupy ziemskiej, geolodzy potrafią wyciągać wnioski na temat warunków środowiskowych panujących niegdyś na Ziemi.
Kluczem do poznania i opisania warunków, jakie panowały w dawnych epokach geologicznych jest wiedza na temat zmian zachodzących na kuli ziemskiej obecnie. Jedną z wielu wskazówek są na przykład tzw. bomby wulkaniczne, czyli grudki zastygłej lawy wyrzucanej z wnętrza wulkanów. Jeśli takie bomby odnajdywane są w skałach powstałych w określonej epoce geologicznej, to geolodzy mogą z dużym prawdopodobieństwem przyjąć, że w czasie formowania się tych skał na danym obszarze panowała wzmożona aktywność wulkaniczna.
Podobne znaczenie mają ripplemarki i szczeliny z wysychania. Obie te formy powstają na dnie zbiorników wodnych, na wybrzeżach. Kiedy odnajdujemy je w skałach osadowych, takich jak piaskowce czy mułki, możemy uznać, że na terenie tym najprawdopodobniej znajdował się niegdyś płytki zbiornik wodny.
Informacji na temat warunków panujących w dawnych epokach geologicznych dostarczają również skamieniałości, czyli szczątki organizmów żywych lub ich odciski znajdowane w skałach osadowych. Tam. gdzie geolodzy oprócz ripplemar-ków i szczelin z wysychania odnajdują skamieniałe pnie drzew, można przyjąć, że osady te formowały się w jeziorze, lub w korycie rzeki, a nie na wybrzeżu morskim.
Osady morskie
Osady morskie - skały osadowe formujące się na dnie mórz - zawierają dużą ilość różnorodnych skamieniałości. Wiele z nich przypomina gatunki żyjące w morzach obecnie, przy czym niektóre występują jedynie w ściśle określonych warunkach. Na przykład koralowce spotkać można tylko w przejrzystych wodach ciepłych i płytkich mórz. Natomiast ich skamieniałości odnajdywane są często w skałach wapiennych na terenach o stosunkowo chłodnym klimacie. Można zatem przypuszczać, że na obszarach tych panował niegdyś zupełnie inny. znacznie cieplejszy klimat.
Osady lądowe
Osady lądowe, jak sama nazwa wskazuje, powstały na lądach. Należą do nich między innymi piaskowce, powstałe z piaszczystych wydm, w których ziarna piasku pod wpływem ogromnego ciśnienia scementowały się i w ten sposób utworzyły litą skałę. Osady lądowe powstawały też na dnie rzek, jezior i w deltach rzecznych. Osady lądowe zawierają z reguły mniej skamieniałości niż morskie, ponieważ narażone były na niszczące działanie warunków atmosferycznych. Poza tym aż do syluru rośliny rosły jedynie w morzach. Dopiero około 440 min lat temu rozprzestrzeniły się one na lądzie, natomiast pierwsze kręgowce pojawiły się na Ziemi dopiero w dewonie, czyli ok. 400-350 min lat temu.
Brak skamieniałości nie jest jednak jednoznacznym dowodem na to, że badane skały formowały się na lądzie. Na przykład morskie osady ery prekambryjskiej (sprzed około 590 min lat) zawierają niewielką ilość skamieniałości,ponieważ większość organizmów wówczas żyjących nie posiadała szkieletu, a jedynie miękkie tkanki. Takie organizmy wkrótce po śmierci ulegały rozkładowi.
Zmiany klimatu
Badając skały można się również dowiedzieć, jaki klimat panował w danym rejonie w czasach, kiedy skała ta formowała się. Oczywiście informacji takich dostarczają skamieniałości. Pomocna jest również analiza składu chemicznego skały. Na jej podstawie można bowiem wysnuć wnioski o rodzaju ówczesnej gleby. Na przykład obecność boksytów, czyli rudy aluminium, świadczy o tym, że była to gleba laterytowa. Gleby laterytowe natomiast spotyka się obecnie w regionach, gdzie panuje klimat wilgotny i gorący.
Również kolor niektórych skał świadczy o warunkach panujących w okresie ich formowania. Czerwone piaskowce, zawdzięczające swój charakterystyczny kolor obecności hematytu (tlenku żelaza), powstały w warunkach pustynnych.
W skałach można również znaleźć ślady zlodowaceń. Lodowce i lądolody przesuwając bloki skalne żłobiły teren, po którym się przemieszczały. Ślady tych wyżłobień zachowały się, jeśli zostały przykryte młodszymi osadami. Niektóre bloki skalne wraz z masami lodu pokonywały ogromne odległości. Głazy znajdowane z dala od miejsca swojego pochodzenia nazywamy głazami narzutowymi, czyli eratykami. Tego rodzaju wskazówki pozwoliły na ustalenie wieku i ilości kolejnych zlodowaceń. Odnalezione zostały nawet ślady zlodowaceń znacznie wcześniejszych niż znane dotychczas czwartorzędowe. Przykładem może być zlodowacenie z przełomu karbonu i permu. kiedy to lód pokrył południową część Ameryki Południowej, południową Afrykę, Australię i Indie.
Rekonstrukcja przeszłości
Chcąc odtworzyć warunki panujące w danej epoce geologicznej na wybranym obszarze, geolodzy muszą ustalić, które skały pochodzą z tego samego okresu. Najprościej koreluje się warstwy skalne powstałe w stosunkowo jednorodnym środowisku morskim. Przykładem takiej rekonstrukcji mogą być badania kredowych wzgórz Anglii, składających się z warstw skalnych, które powstały głównie na dnie głębokich zbiorników morskich w okresie kredy (65-44 min lat temu). W miarę przesuwania się na północ, osady te stają się coraz bardziej zapiaszczone. Świadczy to o
tym, że warstwy na północy formowały się w płytkich wodach bliższych lądowi, niż te powstałe na południu.
Takie zmiany w charakterze osadu nazywamy zmianami facjalnymi. Termin facja oznacza kompleks skał posiadających podobne fizyczne, chemiczne i biologiczne właściwości, odróżniające je od innych skał pochodzących z tego samego okresu. Ustalenie równowiekowych facji jest jednak trudne, kiedy brak jest skamieniałości, lub gdy geolodzy próbują skorelować osady morskie i lądowe.
Wyspy Brytyjskie w okresie dewonu
Skały dewonu w południowo-zachodniej Anglii zawierają skamieniałości organizmów morskich, zwłaszcza ramienionogów, głowonogów i otwor-nic, zatem są to osady morskie. Ułożenie warstw skalnych świadczy o tym, że w pewnych okresach morza te były płytkie i niespokojne, a na ich dnie gromadziły się warstwy mułu i piasku. Istniały jednak również miejsca, gdzie woda była spokojna, dzięki czemu mogły rozwijać się rafy koralowe. W południowo-zachodniej Anglii spotyka się również dewońskie skały pochodzenia wulkanicznego. Wynika z tego, że na obszarze tym musiały występować liczne wulkany.
Charakter skał dewonu zmienia się ku północy. W skałach tego samego wieku w Walii występuje niewiele skamieniałości organizmów morskich. Skały tego obszaru wykazują wiele cech typowych dla osadów przybrzeżnych. Od granicy Walii ku północy, aż do Orkad, występują pstre osady ter-rygeniczne (kontynentalno-lagunowe) zwane ,.starym czerwonym piaskowcem" lub w skrócie od angielskiej nazwy - oldredem. Osady te zawierają skamieniałości słodkowodnych ryb, fragmenty zastygniętej lawy i popiół. Świadczy to, że na tych obszarach panował suchy, półpustynny klimat, było dużo wulkanów i niewiele roślinności. W sporadycznie występujących zbiornikach wodnych pływały ryby. Na południu rozciągało się płytkie morze. W rejonach niespokojnych wód występowało niewiele organizmów, życie organiczne było natomiast bujne w tych miejscach, gdzie woda była spokojna i przejrzysta. Dobre warunki rozwoju znajdowały tam rafy koralowe.
Skamieniałości
Dzięki skamieniałościom jesteśmy wtajemniczeni w historię Ziemi sprzed setek milionów lat. Badając szczątki zwierząt kopalnych naukowcy są w stanie odtworzyć proces ewolucji ziemskiej flory i fauny.
Skamieniałości stanowią dla współczesnego człowieka dowód na to, że już wiele milionów lat temu na Ziemi istniało życie. Od ledwie widocznych cieni części roślinnych oraz zwierzęcych do małej muszki uwięzionej na wieki w żywicy zamienionej w bursztyn; wszystkie one świadczą o bogactwie tego życia. Badacze czerpią też cenną wiedzę ze śladów, które przetrwały po żyjących przed wiekami organizmach - ze śladów zwierzęcych stóp na lądzie lub pozostałości ich jam na dnie oceanów.
Badanie skamielin rzuciło światło na ewolucję trwającego setki milionów lat życia na Ziemi. Na podstawie fragmentarycznych szczątków paleontolodzy (naukowcy zajmujący się studiowaniem skamielin) potrafili określić naturę dawno już wymarłych organizmów. Wnioski bywają niezwykle zaskakujące, na przykład po zbadaniu kości prehistorycznych dinozaurów, okazało się, iż zwierzęta owe cierpiały na reumatyzm.
Dzięki skamielinom można też określić wiek skał, w których przetrwały one do dnia dzisiejszego, są też podstawowym „materiałem dowodowym" w stratygrafii, czyli nauce zajmującej się badaniem i opisywaniem poszczególnych warstw kuli ziemskiej.
W skamielinach odbija się również klimat, jaki panował dawniej na kuli ziemskiej, a także warunki naturalne, w jakich żyły te zwierzęta czy rośliny. Warunki owe stara się odtworzyć kolejna dziedzina nauki badająca historię Ziemi - paleoekologia. Informacje przekazywane przez skamieniałości cenią sobie również paleogeogra-fowie studiujący teorię ruchu wielkich płyt litosfery, tzw. wędrówki kontynentów.
Niekompletne dane
Największym problemem, z którym borykają się paleontolodzy jest fragmentaryczność dostępnych danych. Zwierzęta, które nie posiadały szkieletu i składały się jedynie z części miękkich, praktycznie nie pozostawiły po sobie żadnych śladów. Prawie wszystkie najwcześniejsze skamieliny pochodzą więc z epoki kambryjskiej, a więc sprzed około 590 min lat. Wtedy właśnie pojawiły się na Ziemi pierwsze istoty, u których rozwinęły się części twarde, czyli elementy szkieletu. Dopiero te istoty były w stanie przetrwać w postaci skamielin do dnia dzisiejszego.
Drugą przeszkodą jest fakt, że olbrzymia większość roślin oraz zwierząt, które przetrwały jako skamieniałości, to flora i fauna z dna prehistorycznych mórz i oceanów. Otóż martwe zwierzę czy roślina, które opadło na dno zbiornika wodnego, zostawało tam dobrze „zakonserwowane" pod kolejnymi warstwami osadów. Na lądzie, natomiast organizm taki natychmiast się rozkładał i niewiele z niego pozostawało. Nawet szkielety dużych kręgowców (zwierząt z wykształconym kręgosłupem) przetrwały na lądzie w stanie szczątkowym. W rezultacie, skamieliny żyjących na lądzie płazów, gadów czy ssaków, a także ptaków, należą do rzadkości.
Skamieliny i ewolucja
Angielski przyrodnik, Charles Darwin (18091882), w swej słynnej pracy opublikowanej w 1859 r., pt. O powstawaniu gatunków przedstawił szokującą teorię ewolucji życia na Ziemi. Według niego wiele żyjących na naszej planecie zwierząt oraz roślin wzięło swój początek od tych samych przodków i w wyniku powolnej ewolucji rozwinęło się w bardziej skomplikowane organizmy. Owi przodkowie pojawili się na Ziemi pomiędzy 3 a 4 miliardami lat temu, a były nimi jednokomórkowe bakterie oraz najprostsze rośliny - glony.
Selekcja naturalna
Darwin twierdził również, że ewolucji życia na Ziemi towarzyszył proces selekcji naturalnej, czyli że największą szansę przetrwania w ewolucyjnym łańcuchu gatunków miały istoty najlepiej przystosowane do naturalnego środowiska w jakim przyszło im żyć. Darwin zdawał sobie sprawę z tego, że badania nad skamielinami mogłyby dostarczyć cennych dowodów na poparcie jego teorii, jednak należy pamiętać, że w połowie XIX wieku liczba odnalezionych szczątków prehistorycznej flory i fauny była jeszcze bardzo skąpa. W przeciwieństwie do badaczy dzisiejszych, dysponujących wysokiej klasy technologią, Darwin mógł jedynie marzyć o poważnym studiowaniu pierwotnego życia na Ziemi. Obecnie wiele
zagadek dotyczących ewolucji gatunków na naszej planecie zostało już rozwiązanych.
Pod wpływem niewyjaśnionych często czynników, w dziejach ewolucji następował niespodziewany rozkwit pewnych gatunków roślin lub zwierząt. W niektórych okresach ewolucja jednego gatunku niespodziewanie przyspiesza, jak zdarzyło się to około 400 min lat temu w de wonie, kiedy rozwinęło się wiele nowych gatunków ryb.
Zmiana naturalnego środowiska
Nagły rozwój oraz wyodrębnienie się nowych gatunków jest często spowodowane zmianami w środowisku naturalnym, np. zalaniem dużej części kontynentu i powstaniem w tym miejscu płytkiego morza. Efektem takiego przyspieszenia w procesie ewolucji, zwanego promieniowaniem przystosowawczym, jest powstanie wielu nieznanych gatunków zwierząt, które są w stanie doskonale sobie poradzić w nowych warunkach.
Tempo naturalnej ewolucji nie jest takie samo u wszystkich gatunków. Badając skamieniałości pewnych grup zwierząt, paleontolodzy doszli do wniosku, że niektóre z nich rozwijały się o wiele szybciej niż inne.
Skamieniałości takie, ze względu na szybsze tempo zmian są przeważnie charakterystyczne dla konkretnego okresu geologicznego i dlatego noszą nazwę skamieniałości przewodnich. Pozwalają one na określenie względnego wieku skał. ponieważ ten sam rodzaj skamielin występuje przeważnie tylko w jednej warstwie. Obecność trylobitów, na przykład wskazuje na erę paleozo-iczną, podczas gdy amonity przetrwały jedynie w skałach powstałych w erze mezozoicznej. Zdaniem części naukowców niektóre gatunki istot żywych rozwijają się szybciej, ponieważ jako bardziej skomplikowane mają więcej cech. które mogą się różnicować.
Konwergencja
Interesującym zjawiskiem w procesie ewolucji życia na Ziemi jest konwergencja, czyli wzajemne upodabnianie się organizmów nie mających ze sobą nic wspólnego. Ciekawym odkryciem dla paleontologów było na przykład to, że skamielina morskiego gada plezjozaura wskazywała na to. iż był on bardzo podobny do ryby.
Jednak dla wielu roślin oraz zwierząt, upodobnienie się do innego gatunku okazało się zgubne w skutkach i często kończyło się ich wyginięciem. Zresztą dla naukowców zaniknięcie całych wielkich grup organizmów w historii Ziemi nie jest niczym niezwykłym.
Można nawet powiedzieć, że dzieje ewolucji obfitują w takie wydarzenia. Koniec zarówno ery paleozoicznej (248 min lat temu), jak i ery mezozoicznej (65 min lat temu), oraz w mniejszym stopniu koniec każdego okresu wyznacza wyginięcie pewnej grypy organizmów, po którym następował przyspieszony rozwój innych.
Spekulacje
Od lat badacze zastanawiają się nad przyczyną masowego wymierania części zwierząt oraz roślin, czego najbardziej spektakularnym przykładem jest niewątpliwie zniknięcie z powierzchni Ziemi dinozaurów pod koniec ery mezozoicznej, 65 milionów lat temu. Jedna z ostatnich teorii sugeruje, że w okresie tym w Ziemię musiał uderzyć gigantyczny meteoryt. W wyniku kolizji wzniósł się ku górze olbrzymi obłok pyłu, który na długo przesłonił słońce, co spowodowało znaczne obniżenie się temperatury, czego dinozaury nie były w stanie przetrzymać. Bez względu na to, jaka była przyczyna, wyginięcie dinozaurów i innych dużych gadów umożliwiło gwałtowny rozwój ssaków, ukoronowany pojawieniem się istoty ludzkiej.
Wczesne formy życia na Ziemi
Pomimo stosunkowo małej liczby dostępnych dowodów, naukowcom udało się z dużą precyzją opisać ewolucję żywych organizmów w dziejach naszej planety.
Pierwsze dowody na istnienie życia na Ziemi pochodzą sprzed 4 mld lat. Są to drobne ślady kwasów organicznych, które mogą pochodzić od żywych organizmów. Najstarsze bakterie zostały odnalezione w Południowej Ameryce i w Australii, w skałach sprzed 3,5 miliarda lat. Na podstawie skamielin określa się, że 3 mld lat temu na ziemskim globie na dobre zadomowiły się glony.
Ze skał późnego prekambru pochodzą skamieniałości lepiej rozwiniętych, choć jeszcze pozbawionych szkieletu, miękkich organizmów. W skałach z tego okresu często już spotkać można również ślady obecności zwierząt. Wiadomo, że wszystkie zwierzęta tego okresu to bezkręgowce, jednak klasyfikacja niektórych z nich jest dla naukowców poważnym problemem.
Począwszy od skał pochodzących z kambru, czyli sprzed około 590 milionów lat, skamieliny bezkręgowców występują już regularnie. Są łatwiejsze do zidentyfikowania, ponieważ wiele z nich wykształciło już twarde części, na przykład muszle. Z wyjątkiem jednej tylko wymarłej grupy morskich zwierząt przypominających gąbki -archeocjatów, wszystkie organizmy, które pojawiły się pod koniec kambru przetrwały do dziś. Wiele z nich, jednak nie przypomina już swych prehistorycznych przodków.
Stawonogi
Stawonogi prawdopodobnie pochodzą jeszcze z c.zasów prekambryjskich. W kambrze reprezentowane są przez morskie organizmy - trylobity, które wyginęły w permie, czyli pomiędzy 286 a 248 milionami lat temu.
W okresie tym jednak istniało na Ziemi wiele innych rodzajów stawonogów, wśród których znajdowała się spora liczba skorupiaków. Do obecnie żyjących można zaliczyć dzisiejsze kraby, raki oraz krewetki.
Za jedną z najważniejszych grup zwierząt kopalnych naukowcy uważają małżoraczki czyli mikroskopijnej wielkości niższe skorupiaki, które uważane są za skamieniałości przewodnie występujące w skałach pochodzących z syluru a także z czasów późniejszych.
Skamieliną przewodnią charakterystyczną dla wczesnego kambru, a więc dla nie zbadanego jeszcze i owianego tajemnicą prekambru, są jednokomórkowe otwornice, należące do grupy pierwotniaków. Ich prawdopodobne pochodzenie jeszcze z czasów prekambru sprawia, że dla paleontologów stanowią one bardzo atrakcyjne źródło wiedzy o tamtym okresie.
Do grupy jamochłonów należą żyjące obecnie korale, morskie anemony oraz meduzy. W skałach pochodzenia kambryjskiego zachowały się skamieliny meduz oraz szkielety korali, które tworzyły rafy w wodach mórz tropikalnych.
Mięczaki to organizmy, które również są bogato reprezentowane wśród zwierząt kopalnych. Należące do mięczaków głowonogi są zdecydowanie najwyżej zorganizowane. Pojawiły się pod koniec kambru, a swój okres przyspieszonego rozwoju oraz wyodrębnienia się wielu nowych gatunków, przeżyły na początku ordowiku czyli około 500 milionów lat temu. W dewonie (408 do 360 milionów lat temu) z grupy głowonogów wykształciły się amonity - jedne z najczęściej spotykanych zwierząt kopalnych ery mezozoicznej (248 do 65 milionów lat temu).
Małże, ślimaki oraz szkartupnie
Małże należą do sporej grupy mięczaków charakteryzującej się ciekawą budową muszli, która składa się z dwóch, połączonych ze sobą części. Mięczaki o takiej budowie pojawiły się na Ziemi dopiero w sylurze czyli nie wcześniej niż 400 milionów lat temu. Od tego czasu znacznie się rozwinęły i wyodrębniły nowe gatunki mięczaków wśród których znajdują się wspomniane wyżej małże oraz sercaki i przegrzebki.
Ślimaki, lub inaczej brzuchonogi, to skorupiaki, które w dzisiejszych czasach nieco straciły na znaczeniu, jednak przed wiekami, szczególnie na przełomie ordowiku i permu, stanowiły liczącą się, dużą grupę mięczaków.
Grupa starych szkarłupni pojawiła się na Ziemi w kambrze lub nawet wcześniej. Wśród nich najsilniej obecność swą zaznaczyły liliowce oraz
jeżowce. Szczególna uwaga należy się liliowcom, ponieważ ich osiadłe na dnie morskim szkielety stanowiły ważny budulec skał osadowych.
Jeżowce podzieliły się na wiele gatunków w erze mezozoicznej, natomiast ich pełny rozkwit przypadł na kredę czyli na okres, który rozpoczął się około 144 miliony lat temu. Jeżowce są ważnym składnikiem skał wapiennych, szczególnie kredy powstałej w kolejnej erze geologicznej -w trzeciorzędzie.
Tajemnicze organizmy
Graptolity to grupa niezbadanych przez człowieka organizmów, które pojawiły się na Ziemi w ordowiku, by zaniknąć w okresie karbońskim. Wiadomo, że te owiane tajemnicą zwierzęta żyły w koloniach, jednak nikt nie jest w stanie określić jak wyglądały. Kiedyś naukowcy zaklasyfikowali je do grupy jamochłonów, jednak obecnie skłaniają się ku hipotezie, że były one podobne raczej do najbardziej prymitywnych strunowców, czyli zaklasyfikowano je do jednej grupy razem z dobrze rozwiniętymi kręgowcami.
Ryby, czyli pierwsze kręgowce na naszej planecie pojawiły się około 500 milionów lat temu. Płazy czyli najstarsze, wyodrębnione z grupy ryb, zwierzęta, wyszły na ląd, gdzie mogły pożywić się najstarszymi roślinami, które zapuściły tam korzenie. Ten ważny moment w ewolucji -moment wyjścia żywych organizmów na ląd dokonał się w sylurze. Z karbonu pochodzą ślady najwcześniejszych gadów.
Podbój przestworzy
Po pojawieniu się żywych organizmów na lądzie, jedynym obszarem, gdzie życie jeszcze nie dotarło pozostało powietrze. Dopiero w skałach pochodzenia karbońskiego naukowcy odnaleźli ślady insektów.
Pierwsze gady wzniosły się w powietrze w triasie (213 - 248 min lat temu). Jednak dopiero latający Archeopteryks, rówieśnik dinozaurów z końca okresu jurajskiego, uważany jest za ogniwo łączące gady z ptakami. Najstarsze latające stworzenie, które przypomina dzisiejsze ptaki pojawiło się na Ziemi około 135 min lat temu, a jego szczątki odnaleziono dopiero w 1990 r. na obszarze Chin.
Cztery miliony lat temu pierwsze istoty małpo-podobne stanęły na dwóch nogach, rozpoczynając w ten sposób powolny proces zmierzający do wykształcenia się pierwszej istoty ludzkiej. Na to jednak trzeba było czekać kolejne 2 miliony lat.
Po odkryciu w 1969 r. złóż ropy pod Morzem Północnym Wielka Brytania stała się jednym z największych producentów ropy naftowej. Praca na platformach jest jednak bardzo niebezpieczna dla życia i zdrowia robotników.
Gaz wydobywany z dna Morza Północnego dostarczany jest na wybrzeże, a stamtąd gazociągami w głąb kraju. Na zdjęciu: budowa gazociągu rozprowadzającego gaz.
Zyski ze sprzedaży ropy naftowej umożliwiły Arabii Saudyjskiej budowę bardzo drogich urządzeń uzdatniających wodę morską. Cały Bliski Wschód cierpi bowiem na niedostatek wody pitnej.
.Poszukiwanie złóż ropy polega na zbieraniu i porównywaniu danych uzyskanych z pomiarów i testów. Głębokie odwierty w celu uzyskania próbek materiału skalnego przeprowadza się zarówno na lądzie, jak i na morzu
Najwięksi producenci ropy czasami są też największymi importerami. Pozorna paradok-salność tego typu zjawiska daje się wyjaśnić tym, że ropa nie wszędzie ma jednakową jakość. Dlatego np. Stany Zjednoczone muszą importować taką ropę, której nie mają na swoim obszarze.
Pfonące pola naftowe w Kuwejcie, zasnuły cafą okolicę ciężkim, gryzącym czarnym dymem. Rozmiary zniszczeń wywołane przez tak ogromne skażenie środowiska wciąż nie są jeszcze znane.
Ropa wyciekająca z zatopionego tankowca Exxon Valdez zatruta 4800 km2 oceanu i spowodo-wata całkowite skażenie środowiska na 1600 km wybrzeża.
W Los Angeles tylko najwyższe budynki wystają z pokrywającego miasto smogu
Odtworzenie geologicznych dziejów Ziemi ułatwiło określenie wieku niektórych skamielin, takich jak szczątki dinozaura z Utah w Ameryce Płn.
Szkocki lekarz, James Hutton, pierwszy odkrył cykliczną naturę procesów geologicznych.
James Hutton sformułował zasadę dyskordancji, czyli niezgodności zalegania warstw, na podstawie znalezisk pochodzących z Siccar Point (poniżej, po lewej) oraz Arran w Szkocji (poniżej, po prawej). Obie ilustracje pokazują lekko pochylone warstwy piaskowca spoczywające na poziomych warstwach łupka.
Warstwy zaburzone. Cieńsze z nich znajdują się pod kątem do poziomu i kończą się nagle, ukazując podłoże, na którym spoczywają. Kiedy warstwy ułożone są poziomo, o wiele łatwiej można określić ich wiek.
Warstwy ustawione pionowo są trudne dc „rozszyfrowania". Na początek trzeba określić, w jaki sposób zmieniły swoje położenie. Dopiero potem można - na podstawie ich wzajemnego układu - przystąpić do ustalania, które warstwy powstały wcześniej, a które później.
W wyniku fałdowania, warstwy do tego stopnia zmieniają swe położenie, że starsze skały znajdują się na młodszych. Kolejne osady przykrywają zdeformowane skały młodszymi warstwami nowych osadów.
Durdle Door w Dorset (Wielka Brytania) tworzy naturalny łuk. Według współczesnych geologów, aby wyrzeźbić taki kształt, niszczące siły natury musiały pracować przez wiele milionów lat.
Pofałdowane warstwy wapienne są zagadką dla naukowców starających się określić ich wiek. Wiele starszych warstw spoczywa na młodszych.Pofałdowane warstwy wapienne są zagadką dla naukowców starają cych się określić ich wiek. Wiele starszych warstw spoczywa na młodszych.
Warstwy materiału skalnego w oryginalnym ułożeniu. Osady łupków ilastych, margli i piaskowca od milionów lat są niszczone przez erozję.
Tabela geologiczna ukazuje względny wiek skał oraz nazywa ery, okresy i epoki. Nazwy te są używane przez geologów na całym świecie.
Wielki Kanion Kolorado w Arizonie to ogromny uskok w skorupie ziemskiej o głębokości 1,6 km. Na jego zboczach można zaobserwować 12 warstw leżących poniżej poziomu morza.
Oddziaływające przez miliony lat potężne ciśnienie uformowało w skale wulkanicznej olbrzymie fałdy oraz słupy.
Satelitarny obraz planety liczącej 4,5 mld lat. Widoczna jest Afryka, Europa, Bliski Wschód i część Ameryki Potudniowej. Zdjęcie z satelity meteorologicznego Meteosat.
Meteoryt znaleziony na terenie bytego ZSRR. Niektóre meteoryty zawierają troilit -minerał, którego analiza pozwoliła uczonym wysnuć wniosek, że Ziemia powstała około 4,5 mld lat temu. Wskazuje ona także, iż był to proces, który przebiegał w całym Układzie Słonecznym.
Słoje - pierścienie przyrostowe drzew -ukazują roczny przyrost drzewa. W Kalifornii rosną sosny liczące sobie 5000 lat.
Dzieje Ziemi, uwzględniające główne etapy rozwoju życia - od kambru, który rozpoczął się 570 min lat temu do czwartorzędu, zapoczątkowanego 2 min lat temu.
Skamieniały koralowiec z Derbyshire. Obecność takich skamieniałości dowodzi, że na danym terenie istniało niegdyś płytkie, przejrzyste i ciepłe morze
Skamieniałości mięczaków wskazują na to, że 150 milionów lat temu w środkowej Anglii było morze.
Ripplemarki, (zmarszczki) powstają na dnie zbiornika wodnego pod wpływem ruchów wody, a także na powierzchni lotnych piasków pod wpfywem wiatru. Na próbce osadu odcisnęły się ostre grzbiety ripplemarków.
W czasie odpływu można zaobserwować ripplemarki tworzące się na plaży. Formę tę często spotyka się na powierzchni piasku i mułu.
Takie szczeliny powstają zwykle tam, gdzie dno jeziora lub rzeki wystawione jest na działanie słońca. Często można je spotkać na obszarach nawiedzanych przez długotrwałe susze.
W okresie dewonu słodkie wody otaczały wzgórza z piaskowca, które pokrywały centralne tereny Wielkiej Brytanii. Północna Szkocja była już częścią innego lądu.
Odciski kopalnych roślin powstały na dnie zamulonych zbiorników słodkowodnych. Ich obecność świadczy o tym, że w przeszłości w tym miejscu był ląd.
Takie wymarłe amonity pochodzą z okresu jurajskiego. Niektóre rodzaje nie zmieniały się przez prawie pół miliona lat, by potem wyodrębnić nowe gatunki, a ich ułożenie w warstwach skalnych pozwala określić względny wiek jury oraz kredy.
Dawno już wymarłe morskie stawonogi - trylobity. Jako skamieliny przewodnie, występują w skałach z kambru i ordowiku.
Tylko jeden gatunek z rodziny Coleacanthidae przetrwał do dnia dzisiejszego. Początkowo uważano, że przedstawiciele tego gatunku mają pusty kręgosłup.
Archeopteryks uważany jest za ogniwo łączące gady z ptakami. Posiadał długi ogon, zęby, wprawdzie przypominał gada, lecz pokryty był piórami. Kośnik czubaty, południowoamerykański ptak o prymitywnym wyglądzie, na końcach skrzydeł ma ostre szpony, co wskazuje na jego bliskie pokrewieństwo z gadami.
Skamielina tej ryby pochodzi z okresu jury. Większość skamieniałych roślin i zwierząt żyta w oceanach.
Mucha ta została uwięziona w żywicy sosny, która zamieniając się w bursztyn, zachowała kształty owada do naszych czasów.
Ichtiozaur to dawno wymarłe zwierzę morskie. Jak wynika z odtworzonego szkieletu, miał długą głowę, zwężające się ku tyłowi ciało, cztery płetwy i duży ogon.
Plezjozaur, wymarły gad żyjący w wodzie, miał długą szyję, krótki ogon i cztery duże płetwy. Jego nazwa pochodzi od greckich słów plesios sauros, co znaczy " prawie jaszczurka".
Ten ślad stopy wielkiego gada roślinożernego o imieniu Iguanodon odnaleziono w poblizu Ashdown w hrabstwie Sussex (Wielka Brytania).
Ziemia i jej gleby
Gleba to cienka i delikatna warstwa lekkiego materiału, pokrywająca twarde skały na większości powierzchni Ziemi. To dzięki glebie istnieje świat roślin i zwierząt. Jednak we współczesnych czasach to niewyczerpane źródło życia ulega dewastacji za sprawą niszczącej działalności człowieka.
W 1987 roku liczba ludności żyjącej na naszej planecie przekroczyła 5 miliardów. Powierzchnia lądów kuli ziemskiej wynosi 238614700 km2, czyli średnio na każdego mieszkańca ziemi przypada około 3 hektary (ha) powierzchni.
Jednak mniej więcej 70% kontynentów nie nadaje się do wykorzystania przez człowieka. Nieprzyjazne krainy obszarów podbiegunowych, gdzie gleby są bezustannie zmarznięte, góry -zbyt strome i często skaliste, oraz pustynie również praktycznie pozbawione warstwy gleb absolutnie nie nadają się pod uprawę. Z pozostałych 30% dwie trzecie może być wykorzystywane tylko jako pastwiska. Jedynie 10% powierzchni ziemi to gleby nadające się pod uprawę. Wynika stąd, że w 1987 r. na każdego mieszkańca Ziemi przypadało tylko 0,3 ha gruntów rolnych. Biorąc pod uwagę przyrost naturalny, można łatwo obliczyć, że w 2000 roku będzie to już tylko 0,24 ha. Tymczasem eksperci szacują, że aby zadowolić potrzeby żywieniowe jednego mieszkańca kraju wysoko rozwiniętego potrzeba od 0,5 do 0,7 hektara ziemi.
Przydatność terenu
Do wszelkich upraw potrzebna jest gleba. Wprawdzie opracowano alternatywne metody hodowli roślin w zbiornikach z wodą. tzw. kultury wodne czyli hydroponiki. jednak na wielką skalę zboża można uprawiać tylko na odpowiednim podłożu ziemnym. Gleba zbudowana jest z trzech podstawowych elementów. Pierwszym z nich są minerały lub inny materiał skalny pochodzący ze znajdujących się niżej warstw. Drugim są związki organiczne powstałe z obumarłych roślin lub szczątek organizmów zwierzęcych, które jak klej łączą luźne minerały w jedną całość. Kolejnym elementem są żywe organizmy - zwierzęta
ryjące, np. dżdżownice spulchniające glebę, oraz bakterie i grzyby rozkładające związki organiczne. Gleba to nie tylko ciało stałe. Około dwóch piątych objętości wielu gleb stanowi pusta przestrzeń wypełniona powietrzem lub wodą. Grubość gleb jest niezwykle zróżnicowana i waha się od paru centymetrów do kilku metrów, chociaż górna, najżyźniejsza warstwa nie przekracza 25 cm. Różna jest też ilość wody w poszczególnych rodzajach gleb, a także ilość substancji odżywczych, wykorzystywanych przez poszczególne rośliny.
Każdy gatunek roślin ma inne potrzeby. Na przykład pszenica wymaga żyznego podłoża gliniastego,
jęczmień lekkich gleb piaszczystych, natomiast ziemniaki bogatych w związki mineralne gleb ilasto-gliniastych. Część roślin przyjmuje się na kilku rodzajach gleb, szczególnie, jeśli rolnicy odpowiednio dbają o ich skład mineralny przy pomocy nawozów zarówno chemicznych jak i organicznych.
Na jakość terenu wpływa także kąt nachylenia podłoża. Na stromych zboczach gleby są w szybkim tempie wymywane przez wodę. W momencie, gdy z powierzchni znika roślinność oraz korzenie, które scalały luźny materiał skalny i minerały, gleba nie ma szans utrzymać się na zboczu. Duże nachylenie zbocza w znacznym stopniu utrudnia pracę maszyn rolniczych. Ważnym czynnikiem determinującym użytkową wartość danego terenu jest też klimat. Susza, powódź, silne wiatry, mróz oraz grad są w stanie całkowicie zniszczyć uprawy na danym obszarze.
Generalnie, najlepsze tereny rolnicze to krain
płaskie, z głęboką warstwą żyznej gleby, nie
narażone na klęski żywiołowe ani na ekstremaln
zjawiska klimatyczne. Jednak w gęsto zaludnić
nych krajach, ubogich w tereny przeznaczone dla
rolnictwa, hoduje się rośliny nawet na górskie
zboczach. Tradycyjną metodą uzdatniania stromych zboczy pod uprawę jest budowa terasów
czyli płaskich stopni w poprzek zbocza. Teras;
spowalniają erozję gleb, lecz także podnosz
koszty eksploatowania ziemi.
Najwyższej jakości tereny wykorzystywane s
pod uprawę zbóż i innych roślin, która przynoś
rolnikom największe korzyści. Wraz ze spadkien
jakości gruntów, wzrasta ryzyko nieudanycl
zbiorów lub zbyt szybkiej erozji gleby. W pew
nym momencie uprawa staje się nieopłacalna
a grunty wykorzystuje się jako pastwiska lul
sadzi się na nich lasy.
Gospodarka ziemią
Wraz ze wzrostem liczby ludności wzrasta za
potrzebowanie na żywność, a co za tym idzie n;
tereny rolnicze. O każdy skrawek ziemi walcz;
rolnicy, hodowcy, leśnicy, a także urbaniści.
W regionach gdzie żyje najwięcej ludzi
olbrzymie tereny żyznych niegdyś gleb został]
wchłonięte przez rozrastające się miasta albc
zabudowane przez centra przemysłowe, autostra
dy, trakty kolejowe i lotniska. Na terenach tyci
ziemia uległa stopniowej degradacji.
Jakość terenów rolniczych zależy także oc
tego jak się nimi gospodaruje. Dobra gleba pow
staje w ciągu tysięcy lat; rabunkowa gospodarki
może ją zniszczyć w ciągu zaledwie kilku sezo
nów. Podstawowymi zagrożeniami dla gleby s<
zanieczyszczenie oraz erozja.
Zanieczyszczenie
Nadmierna ilość nawozu w glebie zmniejsz*
zdolność bakterii do rozkładu materii organiczne
i produkcji składników odżywczych dla roślin
Bakterie oraz inne pożyteczne dla gleb organizmy
są także niszczone przez pestycydy.
Zanieczyszczenie gleby może również nastąpić
na skutek takiego wypadku, jak katastrofo
w elektrowni atomowej w Czernobylu, która wydarzyła
się w 1986 r., niedaleko Kijowa (byłe
ZSRR). W wyniku eksplozji do atmosfery, a następnie
do gleby, przedostały się duże ilości substancji
radioaktywnych. Wiatr przetransportował szkodliwe substancje na duże odległości - do Skandynawii, a nawet do Walii. Napromieniowane zwierzęta trzeba było zlikwidować.
W niektórych krajach szkodliwe odpady przemysłowe rozprzestrzeniają się na rozległych obszarach, a osady trujących metali zabijają bakterie gleb. Istnieje tylko jeden metal toksyczny -glin - który nie wyrządza szkody bakteriom ani roślinom, gdyż jest naturalnym składnikiem związków chemicznych zawartych w minerałach ilastych. Poważne zagrożenie, natomiast, stanowi kwaśny deszcz, czyli efekt zanieczyszczenia kropel wody szkodliwymi substancjami emitowanymi przez samochody, fabryki oraz elektrownie. Powoduje on wyzwalanie glinu z jego naturalnych związków, zagrażając tym samym żyjącym w glebie mikroorganizmom oraz roślinom.
Erozja
Największym zagrożeniem dla gleb jest erozja spowodowana nierozsądną gospodarką rolną, nie mająca nic wspólnego z erozją naturalną.
Erozja naturalna to nieunikniony powolny proces niszczenia podłoża, rekompensowany jednoczesnym formowaniem nowej gleby. Naukowcy obliczyli, że w wyniku naturalnej erozji w ciągu 30000 lat znika 1 m2 lądu.
Jednak rabunkowa gospodarka ziemią znacznie przyspiesza erozję, co grozi tym, że za kilkadziesiąt lat pewne obszary mogą zostać całkowicie pozbawione gleby. Amerykańscy pionierzy do tego stopnia zdewastowali tereny na których się osiedlali, że w ciągu zaledwie 100 lat powierzchnia gruntów przydatnych dla rolnictwa na tym obszarze zmniejszyła się o około 20%.
W niektórych państwach rozwijających się, na przykład w Kolumbii w Ameryce Południowej, w Malawi, Lesotho oraz Suazi w Afryce, sytuacja przedstawia się o wiele gorzej. W krajach tych ponad 75% terenów rolniczych zostało zniszczonych przez rabunkową gospodarkę. W badaniach przeprowadzonych we wczesnych latach 90., naukowcy obliczyli, że każdego roku znika z powierzchni ziemi obszar uprawnej gleby w przybliżeniu równy połowie powierzchni Polski.
Co powoduje erozję gleb
Erozja gleby powstaje na skutek zbyt intensywnej uprawy lub hodowli. Jeżeli na danym obszarze uprawia się tylko jeden gatunek roślin, a ziemia nie jest regularnie nawożona, gleba wyjaławia się, staje się mniej żyzna, a plony znacznie niższe. Gleba taka jest również mniej spójna, a zatem bardziej podatna na erozję. Zabójcza dla gleby może być również zbyt intensywna hodowla. Zwierzęta bowiem, nie tylko jedzą, lecz także depczą trawę i inne rośliny, które nie są w stanie dostatecznie szybko się regenerować i w rezultacie zanikają.
Wyróżnia się dwa etapy erozji. Pierwszym z nich jest rozpadanie się spójnych, większych grudek ziemi na drobne kawałki. Później następuje wymywanie tych drobnych cząstek gleby przez wodę lub porywanie ich przez wiatr.
Przy dużych opadach deszczu, krople wody uderzają w podłoże z wielką siłą. W normalnych warunkach siłę uderzenia przyjmują na siebie rośliny. Gdy ich zabraknie, chłostające glebę krople deszczu odrywają jej niewielkie cząsteczki i przenoszą na odległość dochodzącą do 1,5 m.
Czasami pod wpływem kropli wody cząstki ziemi zbijają się w twardą skorupę na powierzchni gleby. Skorupa taka uniemożliwia deszczówce wnikanie głębiej, w wyniku czego woda spływa po powierzchni. Ten tzw. spływ powierzchniowy porywa ze sobą luźne cząstki gleby i transportuje je do strumieni oraz rzek. Cząstki te akumulują się przeważnie na dnie rzek w postaci osadów, spłycają kanały, zwiększając tym samym ryzyko powodzi. W rezultacie większość żyznych kiedyś gleb trafia na dno morza.
Erozja powierzchniowa
To szkodliwe zjawisko powstaje wtedy, gdy woda deszczowa wymyje cienką górną warstwę gleby. W początkowej fazie erozja ta jest prawie niezauważalna, dopiero skromniejsze niż zazwyczaj zbiory wskazują na to, że ziemia stała się mniej żyzna. Bardziej dramatycznie przebiega natomiast tzw. erozja żłobinowa, występująca przede wszystkim na terenach spadzistych, gdzie spływy powierzchniowe łączą się w strumienie. W czasie obfitych opadów zmieniają się w rwące potoki i tworzą w podłożu głębokie żleby. Głębokość żlebów może dochodzić do 20-30 m.
Na terenach suchych i płaskich erozja powstaje głównie na skutek działalności wiatru. Luźne cząstki suchej gleby porwane przez wiatr tworzą wydmy i niewielkie wzniesienia. Transportowane kawałki ziemi dalej rozpadają się i zmieniają w drobny pył, który może być przenoszony na duże odległości. Na przykład, wyjałowione przez zbyt intensywną uprawę gleby na Wielkich Równinach Ameryki Północnej w efekcie erozji spoczęły na dnie Oceanu Atlantyckiego.
Erozja i klimat
W latach 70. i 80. tereny Sahel nawiedziła klęska głodu. Sahel to strefa suchych obszarów trawiastych, rozciągająca się w poprzek kontynentu afrykańskiego, na południe od Sahary.
W latach 50. opady deszczu na opisanym terenie były wyższe niż zwykle, w rezultacie czego gleba została nawodniona, a to z kolei pozwoliło na powstanie wielu nowych pastwisk. Ludność gęsto zaludnionej niedalekiej sawanny (tropikalne tereny trawiaste) masowo zaczęła przenosić się na obszary Sahel. Przybysze przyprowadzili ze sobą stada bydła, które zdewastowało młode pastwiska. Ludzie natomiast bez umiaru wycinali drzewa i krzewy potrzebne im na opał. Roślin ność, która nie była w stanie się regenerować stopniowo wyginęła, a Sahel nawiedziła serii dotkliwych susz. Pozbawiona roślinności glebi stała się podatna na erozję i została zniszczone przez silne wiatry. Zwierzęta hodowlane wymarły, ludzie głodowali, natomiast obszar, któr) zwykle porastały trawy, zmienił się w pustynię Prawdopodobnie nie doszłoby do tej katastrofy gdyby zwierzęta i ludzie nie zniszczyli całe roślinności Sahel.
Troska o przyszfość
Wraz ze wzrostem liczby mieszkańców nasze^ planety i rosnącym zapotrzebowaniem na żywność, rolnicy muszą opracować takie metody eksploatacji gruntów, by zapobiec najgroźniejszym efektom erozji gleb. Nowe techniki, w większości oparte na metodach tradycyjnych, stosowane ss przy uprawie w trudnych warunkach górskich oraz w regionach gdzie występują gleby średniej lub niskiej jakości.
Prowadzone badania naukowe zmierzają dc udoskonalenia nawozów i środków owadobójczych, które w przeszłości niszczyły gleby, natomiast satelitarna obserwacja stosowanych w rolnictwie metod pozwoli na lokalizację terenów zagrożonych rabunkową gospodarką.
Najżyźniejsza jest wierzchnia warstwa gleby. Zbyt intensywna uprawa może doprowadzić do jej wyjałowienia.
Podobnie jak 90% powierzchni naszej planety, Sahara nie nadaje się pod uprawę roślin.
Miejska zabudowa to cecha charakterystyczna współczesnego krajobrazu. W XVIII w. Millbank był miejscowością rolniczą; obecnie - stanowi centralną część Londynu.
Rozpylanie na polach nawozów sztucznych oraz środków owadobójczych może na pewien czas zwiększyć wydajność gleby. Jednak na dłuższą metę zawarte w nich związki chemiczne niszczą bakterie i inne pożyteczne organizmy. Obniża to zdolność regeneracji terenu, który po pewnym czasie nadaje się tylko na pastwisko.
Fabryka nawozów sztucznych przy ujściu rzeki Severn zostata zbudowana na żyznych glebach. Jak widać, nawozy są obecnie bardziej w cenie niż dobra gleba.
Zdjęcie satelitarne Imperial Valley na granicy amerykańsko-meksykańskiej. Wykonane w podczerwieni, wykazuje różnicę pomiędzy żyznymi, rozsądnie eksploatowanymi gruntami ornymi po stronie amerykańskiej (obszar czerwony), a leżącymi odłogiem terenami po stronie meksykańskiej.
Woda deszczowa drąży głębokie żleby w wykarczowanych, bezleśnych zboczach górskich.