Читать книгу Antropogeniczne zmiany środowiska przyrodniczego Ziemi - Jan Wójcik - Страница 7

Termin środowisko jest wykorzystywany powszechnie i ma w praktyce szerokie zastosowanie. Używa się go w wielu naukach, m.in. w geografii, geologii, chemii i fizyce, w naukach prawniczych, a także w polityce, działaniach społeczno-gospodarczych, literaturze i mowie potocznej. Szerokie zastosowanie tego pojęcia spowodowało, że nie jest ono jednoznacznie pojmowane. Termin ten ma szczególne znaczenie w naukach o Ziemi: geografii, biologii, geologii i ekologii, a ponadto jest często używany w innych dyscyplinach naukowych, bardziej lub mniej powiąza­nych z tradycyjnymi naukami przyrodniczymi, np. w ochronie środowiska, inżynierii środowiska i sozologii. W celu podkreślenia znaczenia środowiska w naukach o Ziemi dodaje się przymiotnik − przyrodnicze. O tym, jak ważne jest znaczenie tego terminu w geografii, może świadczyć fakt, że środowisko przyrodnicze od dawna stanowi zasadniczą domenę badań geograficznych. Wraz z wytworami działalności człowieka tworzy przestrzeń zwaną środowiskiem geograficznym. Rozwój geografii przyczynił się do wyodrębnienia z niej licznych dyscyplin zajmujących się komplekso­wo badaniem poszczególnych sfer i elementów środowiska przyrodniczego. Mówi­my więc o środowisku wodnym, glebowym, geologicznym, czy lądowym. Interdyscyplinarny charakter badań środowiska przyrodniczego sprawił, że fragmentami tej przestrzeni zajmują się różne nauki geograficzne. Z czasem wprowadzono szereg nowych określeń dla badanego środowiska, np. środowisko górskie, glacjalne, peryglacjalne, fluwialne, leśne, torfowiskowe, łąkowe i inne. Jednak zawsze jest to środowisko przyrodnicze, w którym zachodzą różne procesy i zjawiska oraz istnieje sieć wzajemnych powiązań i relacji między elementami tworzącymi tę przestrzeń. Dokładniejsze poznanie struktury poszczególnych komponentów środowiska służy lepszemu zrozumieniu funkcjonowania środowiska przyrodniczego Ziemi.

W naukach geograficznych środowisko przyrodnicze[1] jest najczęściej definiowane jako czterowymiarowa przestrzeń zewnętrzna powłoki Ziemi o złożonej strukturze, zbudowana w makroskali z litosfery, hydrosfery, atmosfery i rozwijających się w obrębie tych sfer organizmów żywych, zwanych biosferą (ryc. 1).

Ryc. 1. Struktura środowiska przyrodniczego Ziemi

Układ sfer, nazywanych często komponentami, wskazuje na warstwową budowę środowiska Ziemi. Określenie czterowymiarowa oznacza przestrzeń, którą możemy opisać przy pomocy trzech wielkości matematycznych (długość, szerokość i wysokość), natomiast czwartą wielkością jest czas. Wiąże się on ściśle z istotą środowiska, które jest strukturą dynamiczną o nieustannym przepływie energii i ruchu materii między poszczególnymi jego komponentami. Sfery te są ściśle powiązane ze sobą, zależą od siebie oraz przenikają się, tworząc system (materialny i niematerialny) o ogromnym zróżnicowaniu przestrzennym. Składnikami tego systemu są: budowa geologiczna (skały i minerały), gleby, rzeźba terenu, wody i klimat, które stanowią elementy abiotyczne oraz roślinność, zwierzęta i ludzie (elementy biotyczne). W ujęciu strukturalnym jest to przestrzeń wypełniona elementami tworzącymi środowisko, natomiast w ujęciu funkcjonalnym to przestrzeń, w której zachodzą różne relacje. Zróżnicowanie środowiska jest skutkiem długotrwałego rozwoju, który postępuje nadal pod wpływem procesów wewnętrznych (endogenicznych) mających swe źródło w energii wnętrza Ziemi oraz procesów zewnętrznych (egzogenicznych) związanych z dopływem energii słonecznej do powierzchni Ziemi. Różnorodne procesy fizyczne i chemiczne oraz związane z nimi przemiany zachodzące we wnętrzu Ziemi spowodowały powstanie budowy geologicznej, natomiast dopływ energii słonecznej kształtuje warunki klimatyczne na Ziemi. Procesy endogeniczne i egzogeniczne działają zwykle antagonistycz­ne względem siebie i prowadzą do formowania się rzeźby powierzchni Ziemi, stosunków wodnych, gleb, roślinności i zwierząt oraz stwarzają warunki dla życia i działal­ności człowieka, która wywiera coraz silniejszy wpływ na środowisko i jego rozwój. Sferę, w której żyje i działa człowiek nazywamy antroposferą. Znaczna przestrzeń środowiska to „otwarta” na zewnątrz część kuli ziemskiej. Podlega ona wpływom, nie tylko promieniowania słonecznego, lecz także innych czynników kosmicznych, np. burz magnetycznych.

Powstanie i ewolucja

Współczesne środowisko Ziemi jest skutkiem długotrwałych procesów, które zachodziły przez miliony lat i ukształtowały geosfery kuli ziemskiej. Powstanie Ziemi wiąże się ściśle z powstaniem Układu Słonecznego. Przyjmuje się, że około 4,6–5,0 mld lat temu przemieszczający się w Galaktyce obłok materii międzygwiazdowej zaczął się zagęszczać pod wpływem własnej grawitacji. Proces ten przebiegał najszybciej w centrum obłoku, gdzie skupiona materia utworzyła Słońce. Wirujące wokół niego pyły i okruchy materii zderzały się oraz łączyły ze sobą, tworząc zalążki przyszłych planet Układu Słonecznego. Wokół powstałego w ten sposób prajądra Ziemi stale gromadziła się materia. Wysokie ciśnienie i temperatura spowodowane rozpadem nagromadzonych tam pierwiastków promieniotwórczych oraz ciągłym bombardowaniem przez meteoryty doprowadziły do stopienia się młodej jeszcze planety. Wtedy to pierwiastki ciężkie zaczęły migrować w głąb Ziemi, tworząc jądro złożone z żelaza i niewielkich ilości niklu. Jednocześnie lżejsze pierwiastki gromadziły się na zewnątrz jądra, a najlżejsze ulatywały w przestrzeń kosmiczną. Podczas krzepnięcia Ziemi powstał pierwszy składnik systemu ziemskiego – magnetosfera. Gdy temperatura planety obniżyła się do około 1000°C zakrzepła skorupa ziemska. Było to około 4,5 mld lat temu. W ten sposób powstał pierwszy komponent systemu przyrodniczego Ziemi – litosfera. Z czasem utworzyły się pozostałe geosfery naszej planety rozdzielone strefami przejściowymi zwanymi powierzchniami nieciągłości. Młoda litosfera znajdowała się pod wpływem oddziaływania energii pochodzącej z wnętrza Ziemi oraz materii i energii docierającej do niej z przestrzeni kosmicznej. W tym okresie zaczęły tworzyć się kolejne komponenty systemu przyrodniczego Ziemi: atmosfera i hydrosfera. W roz­woju atmosfery ziemskiej wyróżniono cztery etapy:

– powstanie warstwy gazowej, w której dominowały CO₂ i N₂,

– zapoczątkowanie wytwarzania tlenu przez jednokomórkowce,

– pojawienie się w atmosferze tlenu wywołane rozwojem roślin i rozkładem pary wodnej,

– ciągłe wytwarzanie tlenu trwające od proterozoiku (1,5 mld lat temu) do dziś.

Pierwotny skład atmosfery ziemskiej był zupełnie inny niż obecny. Dominowały w niej CO₂, CO i N₂. Powłoka gazowa Ziemi powstała w wyniku odparowania płaszcza Ziemi oraz wyzwalania gazów powstałych przy uderzeniach meteorytów o powierzchnię planety. Ważną rolę w tworzeniu praatmosfery odegrał także rozkład pierwiastków promieniotwórczych oraz wybuchy wulkanów. Prawdopodobnie część lekkich gazów tworzących pierwotną atmosferę została „zdmuchnięta” przez wiatr słoneczny w przestrzeń kosmiczną. Pozostały natomiast związki węgla i azotu. Przypuszcza się, że ilość CO₂ w praatmosferze była aż 600 razy większa niż obecnie. W związku z tym gazowa warstwa nad Ziemią była nagrzana do 85°C, co wiązało się z efektem cieplarnianym. Wraz z upływem czasu koncentracja CO₂ zmniejszała się, głównie z powodu rozpuszczania się tego gazu w wodzie oraz rozwoju świata orga­nicznego. Pierwotny tlen znajdował się wyłącznie w niższych warstwach atmo­sfery. Pojawienie się tego gazu przy powierzchni Ziemi zostało spowodowane roz­wojem roślin oraz rozkładem pary wodnej pod wpływem promieniowania słonecznego.

Powstanie hydrosfery jest tłumaczone w różny sposób. Jedni naukowcy uważają, że woda na kuli ziemskiej pochodzi z warstw płaszcza Ziemi, inni, że z atmo­sfery. W początkowym etapie kształtowania się Ziemi panowała bardzo wysoka temperatura wywołana m.in. rozpadem pierwiastków promieniotwórczych. Na skutek tego z płaszcza Ziemi wydzieliła się para wodna, która następnie skropliła się. Według innych poglądów woda na Ziemi pochodzi z zawartej w atmosferze pary wodnej, która uległa kondensacji. Pochodzenie wody na kuli ziemskiej można również tłumaczyć łączeniem się atomów wodoru z atomami tlenu w górnych warstwach troposfery. Atomy wodoru docierały do powierzchni planety wraz z wiatrem słonecznym. Był to strumień zjonizowanego gazu wypływającego stale w przestrzeń kosmiczną ze Słońca. Początkowo woda morska nie zawierała wol­ne­go tlenu. Dopiero rozwój organizmów zdolnych do wytwarzania tego pierwiastka spowodował wzrost jego zawartości w wodach morskich. Stanowiło to podstawę rozwoju biosfery.

Pierwotna biosfera była przez długi czas związana ze środowiskiem wodnym. Dopiero około 400 mln lat temu pierwsze rośliny, a około 360 mln lat temu pierwsze zwierzęta pojawiły się na lądzie. Początkowo były to organizmy przystosowane do życia zarówno w wodzie, jak i na lądzie. Później rozwinęły się organizmy typowo lądowe. Najmłodszym składnikiem biosfery jest człowiek żyjący na Ziemi około 3,7−4,4 mln lat.

Rozwijający się świat organiczny przyczynił się do powstania gleb. System przyrodniczy Ziemi wzbogacił się więc o pedosferę, czyli powierzchniową warstwę skorupy ziemskiej, w której zachodzą biotyczne i abiotyczne procesy glebotwórcze prowadzące do tworzenie się gleb.

Ważnym składnikiem biosfery oddziałującym na cały system przyrodniczy Ziemi jest człowiek. W zasięgu jego działania powstała specyficzna sfera środowiska, zwana antroposferą. W przeszłości geologicznej środowisko Ziemi zmieniało się nieustannie. Procesy przemian przebiegały zwykle powolnie, czasem jednak nagle, co było spowodowane katastrofami klimatycznymi i geologicznymi, a nawet kos­micznymi (uderzeniami meteorytów w Ziemię). Współczesne przemiany w środowisku są podobne do tych, jakie miały miejsce w ubiegłych epokach geologicznych, lecz wyraźnie zmieniła się skala czasowa tych procesów. Pojawienie się człowieka na Ziemi i jego ingerencja w środowisko sprawiła, że zmiany te znacznie przyspieszyły. Intensywna eksploatacja zasobów środowiska przez człowieka w minionych około 200 latach spowodowała szybszy obieg materii i przepływ energii między poszczególnymi jego komponentami oraz związane z tym antropogeniczne przemiany w środowisku. Dziś nie ulega wątpliwości, że człowiek stał się jednym z istotnych, a może nawet najważniejszym czynnikiem przemian środowiska Ziemi. Etapy rozwoju środowiska Ziemi przedstawiono na rycinie 2.

Ryc. 2. Etapy rozwoju środowiska przyrodniczego Ziemi

Struktura i funkcjonowanie

Środowisko Ziemi stanowi przestrzeń utworzoną z charakterystycznych sfer: litosfery, pedosfery, hydrosfery, atmosfery i biosfery, które wzajemnie się przenikają. W uproszczeniu przestrzeń ta ma strukturę warstwową. Poszczególne sfery różnią się cechami fizycznymi i chemicznymi, a także wypełniają fragmenty tej przestrzeni. Nie mogą one funkcjonować samodzielnie, tworząc jednolitą strukturę funkcjonalną. Charakterystyczne cechy sfer środowiska Ziemi przedstawiono w tabeli 1.

Tab. 1. Charakterystyczne cechy sfer środowiska przyrodniczego Ziemi

Sfery środowiska Ziemi	Charakterystyka
Litosfera	Zewnętrzna powłoka kuli ziemskiej sięgająca do astenosfery, obejmująca skorupę ziemską i część górnego płaszcza Ziemi, zbudowana z minerałów i skał. Dzieli się na litosferę oceaniczną o grubości do 62 km i litosferę kontynentalną o przeciętnej grubości 113 km. Powstanie tej sfery rozpoczęło się około 4,6−5 mld lat temu, a jej podstawowa struktura ukształtowała się około 2,7 mld lat temu. Dalsza ewolucja litosfery wiązała się z ruchami płyt tektonicz­nych (rozpad lądów i oceanów) oraz ruchami górotwórczymi. Ukształtowanie powierzchni litosfery na lądach i pod oceanami jest wypadkową oddziaływania czynników endogenicznych (ruchy górotwórcze, wulkanizm, ruchy lądotwórcze i trzęsienia ziemi) i czynników egzogenicznych (wietrzenie, ruchy masowe, erozja i akumulacja), a od niedawna także wpływu działalności człowieka.
Pedosfera	Zewnętrzna warstwa skorupy ziemskiej o maksymalnej miąższości do kilku metrów, utworzona z części mineralnych i organicznych oraz wody i powietrza, powstała w wyniku oddziaływania czynników glebotwórczych (klimat, budowa geologiczna, wody, drobnoustroje, rośliny, zwierzęta i działalność człowieka) w trakcie procesu glebotwórczego. Od pewnego czasu jakość i stan pedosfery zależą także od człowieka. Stanowi ona środowisko, w którym stale zachodzą procesy przemian materii organicznej w nieorganiczną i nieorganicznej w organiczną. Warunkuje istnienie życia na lądach, a jej rozwój i funkcjonowa­nie zależą od organizmów żywych i powstającej martwej materii organicznej.
Hydrosfera	Wodna powłoka kuli ziemskiej przenikająca do pozostałych sfer środowiska, obejmująca głównie wody w postaci ciekłej (oceany, morza, rzeki, jeziora, wody podziemne), a ponadto stałej (lądolody, lodowce i wieloletnia zmarzlina) i lotnej (para wodna w atmosferze) (1,4 mld km3). Charakterystyczną cechą hydrosfery jest krążenie wody oraz jej retencja o zróżnicowanym czasie trwania (od kilkunastu minut do milionów lat). Gros zasobów hydrosfery to wody słone (około 96,5%), reszta (3,5%) to wody słodkie. Najważniejsze znaczenie dla człowieka mają wody rzek i słodkich jezior oraz wody podziemne. Od pewnego czasu czynnikiem wpływającym na stosunki wodne jest działalność człowieka, która spowodowała zanieczyszczenie wód oraz uszczuplenie zasobów wodnych, co skutkuje wzrostem powierzchni i liczby obszarów deficytowych w wodę na świecie.
Atmosfera	Powłoka gazowa otaczająca kulę ziemską i niemająca ściśle określonego kształtu, podlegająca przyciąganiu ziemskiemu. Posiada budowę warstwową (tropo­sfera, stratosfera, mezosfera i jonosfera) przechodząc w magnetosferę. Przypowierzchniową jej warstwę stanowi troposfera, w której zachodzi dynamiczny ruch mas powietrza uwarunkowany dopływem energii słonecznej. Składa się z mieszaniny gazów (azotu, tlenu i innych) zwanej powietrzem. Występuje tu spadek temperatury wraz z wysokością (około 0,6°C/100 m), a także maleje ciśnie­nie atmosferyczne (modelowo z około 1000 hPa na poziomie morza do około 200 hPa na granicy z tropopauzą). Permanentna cyrkulacja mas powietrza w tro­posferze kształtuje pogodę i klimat na Ziemi. W dolnej części stratosfery powsta­ła ozonosfera chroniąca organizmy na Ziemi przed szkodliwym oddziaływa­niem promieniowania ultrafioletowego Słońca. Skutkami antropopresji są różnorodne zmiany w atmosferze (zanieczyszczenie powietrza, zmiany warunków klimatycznych, antropogeniczny efekt cieplarniany, powstawanie dziur ozonowych, występowanie zjawisk: smogu, kwaśnych opadów i miejskiej wyspy ciepła).
Biosfera	Przestrzeń, w której występuje i rozwija się życie na Ziemi. Obejmuje dolną część troposfery, hydrosferę oraz pedosferę i litosferę do głębokości kilkuset metrów. Jest to największy układ biologiczny na Ziemi scalający ogół ekosystemów, w którym zachodzi nieustannie obieg materii i przepływ energii uwarunkowany dopływem energii słonecznej. Biosfera dzieli się na fitosferę (przestrzeń opanowaną przez rośliny) i zoosferę (sferę życia zwierząt). Miejscem bytowania i działalności człowieka jest antroposfera. W skład biosfery wchodzą również bakterie, grzyby i porosty. Organizmy te nie należą ani do roślin, ani do zwierząt. Roślinność na lądach tworzy charakterystyczne biomy, a ich granice są związane ze zróżnicowanymi warunkami klimatycznymi. Wydziela się także formacje roślinne (drzewiaste, krzewiaste, trawiaste, pustynne, roślinność górską i inne). Zoosfera tworzy charakterystyczne królestwa świata zwierzęcego (Arktogea, Neogea, Notogea i Antarktis). Specyficznym środowiskiem biosfery są wody oraz dno mórz i oceanów (litoral, pelagial, abisal oraz organizmy tworzące bentos i nekton). Biosfera stanowi tę część środowiska, która została poddana największym przeobrażeniom uwarunkowanym antropopresją (degra­dacja i zniszczenie roślinności, uszczuplenie i przeobrażenie naturalnych siedlisk, kłusownictwo i handel dzikimi zwierzętami, powstanie agrocenoz i inne).

Elementami wypełniającymi przestrzeń środowiska są: budowa geologiczna (skały i minerały), rzeźba terenu, klimat, wody, gleby oraz roślinność i zwierzęta, a także człowiek, który potrafi ingerować w środowisko i przekształcać je, często nie przestrzegając lub nie znając do końca praw nim rządzących. Wykorzystywanie przez ludzi zasobów naturalnych Ziemi oraz modyfikowanie środowiska i skutki z tego wynikające legły u podstaw wydzielenia specyficznej przestrzeni środowiska zwanej antroposferą.

Środowisko jest utworzone z elementów biotycznych (drobnoustroje, rośliny, zwierzęta, człowiek) oraz abiotycznych (budowa geologiczna, rzeźba terenu, klimat oraz wody). Specyficznym, w tym względzie składnikiem środowiska jest gleba. Stanowi ona pośrednie ogniwo łączące środowisko abiotyczne z biotycznym i dlatego jest wielofunkcyjnym składnikiem tej przestrzeni. Pomimo że stanowi powierzchniową część skorupy ziemskiej, to w przeciwieństwie do skał jest utworem dynamicznym, w którym zachodzą ciągłe przemiany składników organicznych w mineralne i mineralnych w organiczne.

Środowisko Ziemi stanowi przestrzeń o charakterze zarówno materialnym, jak i niematerialnym. Materię tworzą skały i minerały, woda, powietrze oraz organizmy żywe, między którymi następuje ciągły przepływ energii. Materia występuje w różnych stanach skupienia (stałym, ciekłym i gazowym), a także ulega przemianom w związku z różnymi procesami fizycznymi i chemicznymi zachodzącymi w środowisku. Nawiązując do fizjonomii środowiska i jego percepcji przez człowieka, należy podkreślić, że specyficznym w tym zakresie elementem jest niewidoczny dla człowieka klimat. Określa się go na podstawie wieloletnich pomiarów składników pogody. Pozostałe elementy są dostrzegalne zmysłem wzroku.

Środowisko Ziemi jest najczęściej postrzegane jako zbiór elementów i energii wypełniającej określoną przestrzeń lub jako zbiór relacji (związków i zależności) zachodzących między składnikami tej przestrzeni wraz z zawartą tam energią. W rzeczywistości zarówno elementy wypełniające przestrzeń, jak i relacje między nimi wraz z zawartą tam energią stanowią o strukturze środowiska.

Środowisko Ziemi ma strukturę hierarchiczną. Nadrzędną jego przestrzenią jest tzw. środowisko fizyczne, w skład którego wchodzą liczne środowiska cząstkowe, m.in. środowisko obiegu wody, środowisko wymiany energii na powierzchni Ziemi, czy środowisko morfogenetyczne. Są to potencjalne środowiska życia, które mogą zostać zasiedlone przez różne organizmy. Rozwój organizmów i relacje między nimi tworzą środowisko biotyczne, które z czasem prowadzi do powstania biosfery. Jest to złożony proces będący skutkiem interakcji między biotycz­nymi a abiotycznymi elementami środowiska. Pierwszym etapem przeobrażania środowiska fizycznego w biotyczne jest zwykle gleba, tworząc ekosystem składający się z litosfery, hydrosfery, atmosfery i pewnych elementów biosfery. Z czasem staje się ono środowiskiem potencjalnym człowieka. Powstaje antroposfera stanowiąca część środowiska, która podlega, nie tylko prawom fizycznym, chemicznym i biologicznym, ale także świadomemu lub nieświadomemu oddziaływaniu człowieka. Zaczyna rozwijać się środowisko antropogeniczne, które wraz ze środowiskiem przyrodniczym tworzy przestrzeń określaną środowiskiem geograficznym.

Pionowy zasięg środowiska Ziemi pokrywa się z zasięgiem sfer tworzących tę przestrzeń. Dolną (spągową) granicę środowiska najczęściej utożsamia się z maksymalnym pionowym zasięgiem litosfery. Pod oceanami sięga ona do głębokości około 62 km, a pod lądami do głębokości około 113 km pod powierzchnią Ziemi. Dokładne ustalenie górnej granicy zasięgu środowiska Ziemi jest trudne do okreś­lenia. Wynika to z braku precyzyjnych kryteriów, jak wysoko sięga atmosfera oraz na jakiej wysokości występują jeszcze interakcje między atmosferą a innymi komponentami środowiska Ziemi. Egzosfera stanowi zewnętrzną warstwę atmosfery i sięga do wysokości około 1000 km nad Ziemią. Znacznie rozrzedzone powietrze występuje jeszcze na wysokości 2000 km od powierzchni Ziemi. Nie stwierdzono interakcji między zewnętrzną warstwą atmosfery a środowiskiem przy powierzchni Ziemi. Istotny wpływ na stan środowiska kuli ziemskiej mają natomiast różne procesy fizyczne i chemiczne zachodzące w przypowierzchniowej warstwie atmosfery – troposferze. Warstwa ta otacza z zewnątrz Ziemię, a jej grubość jest zróżni­cowana w zależności od szerokości geograficznej i pory roku. Nad biegunami sięga do 7 km w zimie i do 9 km latem. W umiarkowanych szerokościach geograficznych miąższość troposfery waha się od 10 km w zimie do 13 km w lecie. Nad rów­nikiem jej zasięg waha się od 15 km do 18 km w ciągu roku. W przestrzeni tej zachodzą najważniejsze procesy kształtujące pogodę i klimat na Ziemi. Cyrkulacja powietrza w troposferze uwarunkowana stałym dopływem energii słonecznej ma zasadniczy wpływ na stan środowiska Ziemi. Warunki panujące w troposferze umożliwiają rozwój życia organicznego, które w wyższych warstwach atmosfery nie jest możliwe. Najczęściej przyjmuje się, że górna granica troposfery jest także granicą środowiska Ziemi. Część badaczy uważa, że górna granica środowiska Ziemi jest wyżej i obejmuje też fragment stratosfery sięgającej 55 km nad powierzchnię Ziemi. W warstwie tej występuje prawie cały ozon (O₃) atmosferyczny (ozonosfera), który chroni biosferę przed szkodliwym nadfioletowym promieniowaniem Słońca. Pionowy zasięg hydrosfery i biosfery jest mniejszy niż atmosfery i litosfery. Wody powierzchniowe na Ziemi sięgają do głębokości 11 034 m (Rów Mariański), natomiast wody podziemne znane są na głębokości około 2136 m (wody artezyjskie w Australii). Najwyższy zasięg hydrosfery na lądach wiąże się z występowaniem śniegu i lodu w Masywie Mount Everest (8848 m n.p.m.), nato­miast w atmosferze woda występuje do wysokości około 20,5 km od powierzchni Ziemi w postaci chmur z kryształkami lodu. Ogromne zasoby wody występują też w płaszczu Ziemi. Szacuje się, że jest tam około 13 mld km³ wody, ale występuje ona wyłącznie w postaci hydratów – połączeń chemicznych, które w stanie krystalicz­nym zawierają związaną wodę. Nie biorą one udziału w obiegu wody i nie zali­cza się ich do hydrosfery.

Biorąc pod uwagę znaczenie i rolę poszczególnych elementów środowiska, w zakresie szeroko pojętych interakcji wydziela się dwie grupy elementów (czynników): przewodnie (wiodące) i podporządkowane (wiedzione). Pierwsze to takie, które w istotny sposób wpływają na pozostałe, ale tylko w niewielkim stopniu ulegają ich oddziaływaniu. Innymi słowy, odgrywają one główną rolę w zróżnicowaniu innych elementów środowiska. Są to: budowa geologiczna i klimat, a według niektórych badaczy także rzeźba terenu. Elementy podporządkowane są w znacznym stopniu kształtowane przez czynniki wiodące. Najbardziej podatnymi na oddziaływanie czynników przewodnich są gleby oraz roślinność i zwierzęta. Elementy te są także czułymi wskaźnikami zmian w środowisku, bez względu na to, czy wpływają na nie czynniki naturalne, czy antropogeniczne. Właściwości oraz zróżnicowanie środowiska Ziemi lub jego części, a także elementów tego systemu, charakteryzuje się przy pomocy parametrów liczbowych i jakościowych. Mogą to być np. ogólne zasoby wód słodkich na Ziemi, czy zasoby gleb w środowisku suchym i półsuchym. Opis jakości środowiska często wiąże się z jego wartościowaniem według przyjętych kryteriów dla określonych potrzeb, np. dla rolnictwa, planowania przestrzennego, czy rozwoju turystyki.

Współczesne środowisko ukształtowało się pod wpływem oddziaływania różnorodnych procesów wewnętrznych mających swe źródło w energii wnętrza Ziemi oraz procesów zewnętrznych, których głównym motorem jest docierająca do naszej planety energia słoneczna. Od kilkuset lat istotnym czynnikiem wpływającym na funkcjonowanie i stan środowiska Ziemi jest działalność człowieka. Jego rola polega na modyfikowaniu naturalnych procesów zachodzących w środowisku i ciągle się nasila. Obecnie negatywne skutki antropopresji obserwujemy, nie tylko w aspekcie lokalnym i regionalnym, ale także globalnym. Wszystkie elementy środowiska są ze sobą ściśle powiązane i zależą od siebie. Żaden z nich nie może istnieć samodzielnie. Znaczne przeobrażenie choćby jednego elementu przez człowieka, albo przez czynniki naturalne, powoduje zmiany w pozostałych składnikach, a konsekwencją tego jest często zaburzenie równowagi w całym systemie środowiska. Charakterystyczną cechą środowiska jest ciągły obieg energii i wymiana materii między jego elementami, co warunkuje istnienie życia organicznego na Ziemi. Środowisko jest strukturą dynamiczną, w której nieustannie zachodzą różne procesy i zjawiska. Elementy środowiska oddziałują na siebie i są wzajemnie zależne. Także sfery środowiska przenikają się oraz wpływają na siebie. Woda stanowiąca tworzywo hydrosfery krąży w środowisku, przechodząc do atmosfery, pedosfery i litosfery, a biosfera obejmuje część wszystkich wyżej wymienionych sfer. Drugą ważną cechą środowiska jest zdolność do samoregulacji, po ustaniu działania czynników, które spowodowały zaburzenia w naturalnym obiegu materii i przepływie energii. Jeśli w środowisku zaszły niewielkie zmiany zakłócające jego normalne funkcjonowanie, to najczęściej wraca ono, po pewnym czasie, do pierwotnego stanu. Jeśli natomiast zmiany przebiegają gwałtownie lub są długotrwałe i dotyczą dużego obszaru, np. wskutek kataklizmu lub długotrwałej i intensywnej antropopresji, to powrót do równowagi trwa bardzo długo, a nowe środowisko często różni się od pierwotnego. Zdolność środowiska do samoregulacji, po ustaniu bodźców, które zaburzyły w nim równowagę i powrót do nowego typu równowagi lub do stanu zbliżonego wyjściowemu, nazywamy relaksacją środowiska. Czas, w którym środowiska dochodzi do nowej równowagi, nazywamy okresem relaksacji. Naturalne mechanizmy odbudowy środowiska są często wspomagane działalnością człowieka. Charakterystyczną cechą środowiska Ziemi jest nie tylko obieg materii i przepływ energii wewnątrz tej przestrzeni, ale także wymiana materii i energii z otoczeniem zewnętrznym. Środowisko tworzy więc system otwarty. Dopływ energii i materii z zewnątrz oraz ich potencjał w środowisku zmierzają do osiągnięcia stanu równowagi, co warunkuje prawidłowe funkcjonowanie środowiska i życie na Ziemi (ryc. 3).

Ryc. 3. Krążenie materii i przepływ energii w środowisku przyrodniczym Ziemi