Природопользование

Природопользование 1. Общие и региональные основы географической среды Понятие, цели и задачи науки. Мы вступили в ХХ1 век. В ХХ в. можно отметить 12 важнейших событий: 1. Полет на самолете – 1903г; 2. Появление первого массового автомобиля- 1908г.; 3.Первая мировая война 1914 –1918г.г.; 4. Великая Октябрьская социалистическая Революция; 5.Начало массового радиовещания и телевещания (30-е и 50-е г.г.); 6.Вторая мировая война (1939-1945г.г.); 7.Создание атомного оружия (1945г.); 8.Полет первого человека в Космос (1961г), начало освоения космоса; 9. Распад колониальной системы (60-е годы); 10.Персональная компьютеризация (80-е годы); 11.Крушение мировой коммунистической системы (1989г.) 12.Появление всемирной сети Интернет (90-е годы). Научно- техническая революция (НТР) и бурный рост производства привели к росту благосостояния человека. Вместе с тем, НТР отрицательно сказалась на окружающей среде (ОС), её чистоте и первозданности. Антропогенное воздействие на ОС достигло таких размеров, что под угрозу поставлена жизнь на планете. Поэтому охрана ОС и рациональное природопользование выходят на передний план и являются важнейшими задачами всех стран мира. Природопользование - это использование человеком природной среды. Человек, используя природные ресурсы, оказывает на природу определенное негативное воздействие, изменяет её качество и условия существования. Итак, природопользование – это объективная оценка состояния и оптимизации использования природных ресурсов и условий ОПС, их охраны и воспроизводства. Или: Освоение человеком ландшафтов, приспособление к ним различных видов хозяйственной деятельности получило название «природопользование». Термин «Природопользование» был предложен в 1958г. Ю.Н.Куражсковским, значительный вклад в развитие идей природопользования внесли В.А.Анучин, И.П.Герасимов, Н.Ф.Реймерс, В.С.Преображенсикй и др. В настоящее время антропогенное воздействие на ОС достигло таких размеров, что под угрозу поставлена жизнь на планете. Поэтому, ООС и рациональное природопользование выходят на передний план и являются важнейшей задачей современности. Взаимодействие человека и природы имеет свою специфику. Человек наделен разумом и потому способен осознать своё место в природе и свою роль на земле. Человек – это часть природы, он живёт и развивается по её законам, зависит от неё. Можно сказать, что каждый из многочисленных народов России как бы «вырос» из окружающего ландшафта. Чукчи бьют морского зверя, ловят рыбу, калмыки разводят скот, ханты – оленеводы и охотники, т.е. каждый народ в своей традиционной деятельности соответствуе окружающему ландшафту. Но вместе с тем, человек – это источник разума, он может сам вносить свои коррективы в ход природных процессов. Характер занятий человека и культурно – исторические традиции предков стали основой формирования традиционных типов природопользования. Наконец, человек создал для себя среду обитания – человеческую цивилизацию. И чем выше технические возможности, тем больше и сильнее человек овладевает законами природы. Дисциплина природопользование имеет две особенности. Во-первых, она является принципиально новой интегрированной дисциплиной, она связывает физические и биологические явления и образует мост между естественными и общественными науками. Во – вторых, она не принадлежит к числу дисциплин с линейной структурой, т.е. она развивается не по вертикали, от простого в сложному, а по горизонтали, охватывая всё более широкий круг вопросов. Эта дисциплина стала перекрестком для специалистов многих направлений: натуралистов и инженеров, экспериментаторов и учёных-теоретиков, биологов, математиков, медиков, метеорологов и др. Ни одна отдельная наука не способна решить задачи по совершенствованию взаимодействия общества и природы, так как это взаимодействие имеет социальные, экономические, технологические, географические и другие аспекты. Решить такие задачи может лишь интегрированная наука Цель природопользования – изучение основных закономерностей рационального взаимодействия общества и природы; Задачи: 1.Объективная оценка состояния природных ресурсов. Она проводится по целому ряду параметров: количество, качество, степень загрязнённости, влияние различных сфер человеческой деятельности на воспроизводство природных ресурсов (ПР) 2.Оптимизация взаимоотношений между человеком с одной стороны и отдельными видами, популяциями, экосистемами – с другой стороны . Подобная оптимизация представляет необходимое условие существования человека. 3.Детальное изучение количественными методами основ структуры и функционирования природных систем и систем, созданных человеком. Иными словами, системный подход – это основа изучения природопользования. Природопользование – это научно – практическая дисциплина, основной задачей которой является оптимизация взаимоотношений между человеком и географической оболочкой Земли. Природопользование вырастает в науку об управлении природой человеком. По ходу развития цивилизации неоднократно возникали сложные проблемы, подчас планетарного характера. Но в полной силе эти проблемы проявились во второй половине и особенно в последней четверти ХХ века. К глобальным проблемам относятся те, которые: 1.касаются всего человечества, затрагивая интересы всех стран; 2.приводят к значительным экономическим и социальным потерям, а в случае их обострения могут угрожать существованию всей человеческой цивилизации; 3.требуют для своего решения совместного действия всех стран и народов. Количество глобальных проблем варьирует от 10 до 40 и более. Если иметь в виду главные, приоритетные проблемы, то к ним относятся: 1проблема мира и разоружения, предотвращения новой мировой войны; 2экологическая; 3 демографическая; 4 энергетическая; 5 сырьевая; 6 продовольственная; 7 использования Мирового океана; 8 мирного освоения Космоса; 9 преодоления отсталости РС. Что можно отнести к наиболее актуальным проблемам природопользования? 1.Проблема соотношения природоведческих и социально-экономических аспектов. Необходим комплексный эколого-экономический подход, необходимо вызвать улучшение природных условий. 2. Проблема оценки природных ресурсов. 3. Проблема управления природными условиями. 4.Вопросы мониторинга ОС, космического землеведения, глобального и регионального моделирования, долгосрочных прогнозов, организация управления природопользованием в государственном масштабе. 5.Среди многих частных проблем природопользования вырисовывается наиболее серьёзная - нарушение обмена основными газами между геосферами, входящими в географическую оболочку (ГО). За последние столетия человечество истребило от половины до двух третей всех лесов, покрыло нефтепродуктами значительную часть водной поверхности и определённую - земной. Оба эти процесса ведут к уменьшению содержания кислорода в атмосфере. Назрела необходимость составления глобального баланса кислорода с учётом всех стадий прихода - фотосинтез, вулканизм, фотохимическое разложение водяного пара и др.. и расхода – пожары, гниение, связывание в горных породах и др. Такой же баланс нужен для двуокиси углерода - газа, количество которого меняется наиболее динамично и который всё в больших объёмах выделяется как побочный продукт энергетики, металлургии, автотранспорта и др. отраслей народного хозяйства. Необходимо чётко знать, с какой концентрации двуокись углерода становится опасной для человека и животных, также для теплового равновесия атмосферы. Возможно, вскоре придётся взять на учёт и озон и другие газы. Составление баланса явится первым шагом к регулированию прихода и расхода газов на планете. Сколько нужно иметь лесов и чистой поверхности океана, чтобы балансовое сальдо кислорода не переходило в отрицательную область? Где должны быть расположены его источники снабжения? В отношении лесов это следует устанавливать с учётом их гидрологического, противоэрозионного, оздоровительного, рекреационного, эстетического значения, а также всеобщей циркуляции атмосферы, кислорода может уменьшиться в результате перевода энергетики на непосредственное использование. Несомненно, рано или поздно будет найден способ промышленного фотосинтеза, тогда люди смогут выбирать, что выгоднее и что создаёт более комфортные условия существования: построить среди городской агломерации большой завод кислорода или окружить и насытить агломерацию эквивалентной площадью лесов и водоёмов. 6. Ряд проблем возникает при взаимоотношении человека с животным миром. Если при взаимоотношении с растительным миром такие проблемы решались в плане рациональности, наибольшей продуктивности, как источник пищи кислорода и других «полезностей», то здесь к перечисленным добавляются этические проблемы, так как вопрос касается живых существ. Строя свою цивилизацию, люди попутно уничтожают дикую фауну. На громадных пространствах культурных стран уже почти нет животных, кроме немногих приспособившихся видов. Отчасти это было неизбежно, но подумаем, нельзя ли предотвратить дальнейшее истребление? Посмотрим прежде всего с точки зрения человеческой пользы. Может ли человечество обойтись без животных? Вероятно, да. Но при этом потерпит несомненный урон. Известны примеры, когда истребление птиц приносило убытки сельскому хозяйству, способствовало распространению инсектицидов, которые в свою очередь отравляли всё живое и делали ядовитыми продукты питания; когда уничтожение земляных червей ухудшало механические и химические свойства почв; когда уничтожение шмелей делало невозможным размножение некоторых культурных растений. Например, после Великой Китайской Революции в Китае размножились воробьи, что сильно понизило урожай пшеницы и вообще зерновых культур. Китайцы, как весьма фанатичный народ, поставили задачу: истребить воробьёв, которая являлась у них чуть ли не одной из основных задач в процессе «культурной революции». Воробьёв истребили. Но… птенцов они кормили насекомыми – вредителями. В итоге размножились вредители, и стали гибнуть поля зерновых. Или пример, описанный в американских газетах: для повышения урожая, полеводы обработали поля гербицидами. Но от них погибли не только вредители и сорняки, но и растущие по берегам реки ивняки. И в реке жили бобры. Им не из чего стало строить плотины, и они ушли в другие места. Бобры ушли – плотины разрушились, затем обмелела река, после чего понизился базис эрозии, т.е. понизился уровень грунтовых вод и на поля стало поступать предельно мало воды, поля стали высыхать и урожай сильно снизился. Таково взаимоотношение в природе: изменение одного звена влечёт за собой изменение всей цепи. Очень тонок и специфичен химический состав организмов. Каждый вид играет свою роль в метаболизме, накапливает в себе и вносит в землю или воды определённые микроэлементы, которые, быть может, необходимы для человека. Может ли человек заменить техническими средствами колоссальную сложнейшую работу организмов, результаты которой впервые оценил В.И.Вернадский? Сомневаюсь. Во всяком случае, нет смысла людям брать на себя задачу, с которой на более профессиональном уровне справляется природа. За миллиарды лет, которые природа имела в своём распоряжении, она достигла такой изощрённости, создала такие шедевры, что человечество может считать, что ему крупно повезло. И было бы крайне неумно просто «съесть» эти шедевры. 7.Среди отраслевых сторон природопользования наиболее актуальны проблемы: рекультивации, почво – и водозащитные, рекреационные. • сохранение биоразнообразия, • защита озонового слоя от истощения, • предотвращение антропогенного изменения климата, • охрана лесов и лесовосстановление. • борьба с опустыниванием, • развитие и совершенствование системы особо охраняемых природных территорий • обеспечение безопасного уничтожения химического и ядерного оружия • решение проблем Мирового океана (сокращение загрязнения, нормализация ОС в бассейнах Балтийского, Каспийского, Чёрного, Азовского морей и Арктического региона). Проблем много. Они разнообразны. Но все они сводятся к одному – к умению жить среди природы, оберегать её, восстанавливать. 2. Окружающая нас живая среда не является беспорядочным сочетанием живых существ. Это устойчивая организованная система, сложившаяся в процессе эволюции органического мира. Ключевым объектом изучения природопользования является географическая среда. (ГС). Она возникла под влиянием солнечной энергии в результате длительных биохимических процессов. Она является оболочкой земли, включающей как область распространения живого вещества, так и само это вещество. В ГС входят: нижняя часть атмосферы, которая состоит из тропосферы и нижней части стратосферы, высотой до 15-20км; гидросфера, где наблюдается жизнь (в том числе мировой океан), и литосфера – верхняя часть оболочки земли, глубиной до 4.5 км. На этой глубине в нефтеносных водах найдены микроорганизмы Верхней границей служит защитный озоновый экран, который предохраняет живые организмы на Земле от вредных влияний ультрафиолетовых лучей. К ГС относится и человек. Географическая среда – это грандиозная равновесная система с непрерывным круговоротом вещества и энергии, в котором активную роль играют микроорганизмы. Для неё характерно: 1.Большое разнообразие вещественного состава. Оно встречается в трёх агрегатных состояниях: жидком, твёрдом и газообразном. Вещество обладает широким диапазоном физических характеристик – плотность, теплопроводность, вязкость, теплоёмкость, отражательная способность. Поражает большое разнообразие химического состава. Вещественные образования ГС неоднородны по структуре. Выделяют косное или неорганическое вещество, живое и биокосное (почва). Каждый названный тип вещества включает сотни и тысячи видов, а число видов живых организмов по разным оценкам составляет от 1.5 до 2 млн. 2.Разнообразие поступающих в ГС видов энергии и форм её преобразования. Например, световая энергия трансформируется в тепловую длинноволновую. В ГС взаимодействуют потоки вещества и энергии, идущие из недр Земли и из Космоса. Особое место занимают процессы накопления энергии: в виде органического вещества, энергии солнца, воды, магмы, биоэнергии. 3.Неравномерное распределение энергии по земной поверхности вызвано шарообразностью Земли, сложным соотношением суши и океана, ледников, рельефа и т.д. Всё это определяет неравномерность ГС, что служит основой для возникновения разнообразных движений: потоков энергии, циркуляции воздуха, воды, почвенных растворов, миграции химических элементов, химических реакций и т.д. 4.Движения вещества и энергии связывают все части ГС, обусловливая её целостность. Кроме того ГС характеризуется диалектическим единством двух важных качеств: непрерывности (континуальности) и прерывистости (дискретности) Непрерывность выражается в сплошности пространственного распространения ГО, а прерывность отражается в её делимости на отдельные части – геосистемы. По В.С.Преображенскому, непрерывность – это взаимосвязанность, слитность, постепенность, нелокальность, беспредельная делимость, а дискретность (прерывность) – это изолированность, раздельность, скачкообразность, локальность, предельность, делимость. 5.Существенное значение для возникновения и развития ГС имеет совокупность планетарных факторов: масса Земли, расстояние до Солнца, скорость вращения вокруг оси и по орбите, наличие магнитосферы. Все эти факторы обеспечивают определённую термодинамическую обстановку, достаточно благоприятную для природных взаимодействий. Изучение ближайших космических объектов – планет солнечной системы - показало, что только на Земле сложились условия, благоприятные для возникновения достаточно сложной материальной системы. 6.В ходе развития ГС происходило усложнение её структуры, увеличение разнообразия вещественного состава и энергетических градиентов. На определённом этапе развития ГС появилась жизнь - наиболее высокая форма движения материи, а деятельность живых организмов привела к качественному изменению природы земной поверхности. 7.В ходе развития ГС возрастали её роль как фактора собственного развития –саморазвития. Источником саморазвития ГС служит столкновение множества имеющихся в ней противоположных тенденций: поглощение и отдача тепла, снос и отложения, подъём и опускание земной коры, жизнь и смерть, обмен веществ, испарение и конденсация, трансгрессия и регрессия моря, зональность и азональность. Последнее – это противоречие внутренних свойств и тенденций ландшафтной оболочки. 8.На достаточно высоком уровне развития ГС, её дифференциации и интеграции возникли сложные системы – природные территориальные и аквальные комплексы. Слово «комплекс» на латинском языке означает сплетение, т.е. очень тесное соединение частей целого. Комплексы могут иметь разную площадь: от ГО в целом до, например, небольшого озера; от страны до небольшого района или отдельного поселения. Компонентами ГС являются воздух, вода, горные породы, живое вещество (растения, животные, человек). Все компоненты ГС настолько тесно взаимосвязаны, что изменение одного из них приводит к изменению системы в целом. Например, изменение климата сказывается на изменении ледовитости морей, водности рек и озёр, сменах растительных группировок. Или: форма Земли определяет характер распределения солнечной радиации, это влияет на температуру земли, а она на испарение, испаряемость и осадки. Развитие ГС определяет Космос. Из него поток энергии поступает на Землю. Доминирующим источником энергии для ГС является Солнце. Солнечная энергия расходуется на: физические и химические процессы, перемещение воздушных масс, на испарение воды, выделение и поглощение газов, растворение и поглощение веществ. Окружающая природная среда0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 – это такие природные компоненты, которые существуют на Земле и вокруг неё. К ним относятся материальные природные тела (вода, воздух, животные, растения, почва, микроорганизмы, минералы, горные породы, космос); явления (радиоактивность, гравитация, теплота, электричество, свет, звук) и природные процессы (космические, геологические, климатические, биологические). Окружающая среда – это всё, что окружает человека: природа, искусственно созданные человеком материальные ценности, а также социально – экономические компоненты в их историческом развитии. Природно – территориальные комплексы. На поверхности земли, на материках и океанах существует очень сложная сеть закономерных сочетаний основных и производных компонентов, образующих разнообразные природные территориальные комплексы ( ПТК) Неисчислимое множество ПТК в природе образуют соподчинённую систему от наименьшего к наиболее просто построенного ПТК на суше – фации (например, склон холма, подножие горы) до самого большого и чрезвычайно сложно построенного ПТК – географической оболочки. Географическая оболочка – природный комплекс самого высокого планетарного ранга, имеющийся в единственном числе в Солнечной системе и только на планете Земля. Всё огромное количество ПТК можно разделить на 2 большие группы: полные, в состав которых входят все основные компоненты – земная кора, вода, воздух, растительность, животный мир, и неполные, где отсутствуют некоторые из перечисленных компонентов, например, вода (жидкая в атмосфере), или растения, животные, земная кора – например, под мощным слоем воды в океане. Вместе с тем существует такой полный ПТК, в структуре которого участвуют все основные компоненты, начиная с земной коры и кончая животными, населяющими данный ПТК. Он называется ландшафтом. Ландшафт – это прежде всего конкретный участок земной поверхности, ограниченный конкретными рубежами. Он характеризуется территориальной целостностью, генетическим единством, однородностью геологического строения, рельефа, климата, почв, биоценозов (растительная группировка вместе с животными). 2.Основы землеведения, ландшафтоведения. Наука о ландшафтной сфере или ландшафтах называется ландшафтоведением. Она изучает структуру ландшафта, т.е. характер взаимодействия между климатом, рельефом, водами и др. компонентами, их происхождение, развитие, распространение, современное состояние, а также устойчивость ландшафтов к антропогенным воздействиям. В океанах и морях также можно выделить природные комплексы – морские ландшафты. В процессе развития обособляются участки шельфа, которые отличаются особенностями грунтов, составом водорослей, животным миром. ПК океанов и морей называются акваториальными (аква –вода). Итак, ландшафт – это природный генетически однородный территориальный комплекс. Слово немецкое, означает «вид земли». land –земля, shaft – глядеть, вид. Ландшафт – это своеобразный в природном отношении участок земной поверхности, делимый на урочища и фации. В науке ландшафтный принцип будет играть большую роль, как комплексный научный подход, который заключается прежде всего в учёте всего комплекса природно-географических условий. Ландшафтный принцип организации рационального природопользования тесно связан с формированием антропогенных культурных ландшафтов. Они могут быть как запланированные (целесообразные) – с/х поля, лесопарки, так и сопутствующие (нежелательные, аккультурные) – овраги на пашне, карьерные отвалы. Они возникают вследствие неразумного ведения хозяйства, неумелого учёта взаимосвязей компонентов природных ландшафтов. Следовательно, оптимизация ландшафта не означает его полного преобразования в антропогенный культурный ландшафт. При хозяйственном использовании он всегда остаётся модификацией коренного природного ландшафта, т.е. остаётся природно-территориальным комплексом и развивается по природным законам (полезащитные полосы, водохранилища и т.д.) Большое распространение получило в последнее время изменение ландшафтов путём замены болот пашнями и лугами. Конечно, осушая болота, в каждом конкретном случае нужно учитывать особенности и соотношение элементов или компонентов природы в природном комплексе. Например, где мало болот и заболоченных земель, осушительные мелиорации незначительно повлияют на изменение местного климата. В том случае, когда воздействует осушение на мелиорацию и сток, нужно принимать во внимание подбор видов культурных растений, которые будут высажены на осваиваемых болотных землях Нельзя не учитывать также особенности болотных микроландшафтов до их осушения ( гидрологические условия, характер растительности и т.д.) В настоящее время установлено, что зона оптимального влагооборота территорий ЕТС и Западной Сибири примерно совпадает с территорией смешанных лесов в ЕТС и северной лесостепи в Западной Сибири. К северу повсюду наблюдается избыток влаги, осушение болот здесь на значительных площадях может увеличить испарение, а отсюда и снизить сток и избыток влаги. К югу от тайги трансформация болот в пашню и луга требует орошения, нормы которого возрастают с увеличением сухости климата и продолжительности периода вегетации сельскохозяйственных культур. Итак, существует огромное разнообразие конкретных современных модификаций культурных и акультурных ландшафтов и в основе рационального природопользования должен лежать региональный комплексный учёт взаимодействия природы и общества. Из всех типов антропогенных ландшафтов сельскохозяйственный ландшафт является самым распространённым. Возделываемые сельскохозяйственные угодья (под пашнями, садами, сеяными лугами, пастбищами, сенокосами занято более 30% S всей суши земли) резко отличаются друг от друга по своим физико-географическим свойствам и степени саморегуляции. Только при рациональном природопользовании человек не будет истощать ландшафты, а будет делать их более продуктивными. Поэтому в сельском хозяйстве необходим комплексный учёт всех компонентов ландшафта. Таким образом, нужен ландшафтно –географический подход при научной сельскохозяйственной организации территории. Он основан на знании морфологических частей ландшафта – урочищ и фаций. Кроме качественной оценки ландшафта необходим ландшафтно- природоведческий прогноз. Он позволит не только определить природный потенциал конкретного ландшафта, но и предусмотреть возможные отрицательные последствия предстоящего его сельскохозяйственного использования. Особенно сильное влияние на изменение ландшафтов оказывает осушение и орошение. При этом изменяется влагооборот и структура ландшафтов. Хозяйственная ценность ландшафтов различна. Практические исследования географы – ландшафтоведы ведут для совхозов и фермерских хозяйств, для городов, планирующих органов и т.д. Ландшафтные карты служат наиболее достоверной основой для решения многих практических задач. Они с успехом применяются при оценке природных ресурсов. При районных планировках, при изучении природно-очаговых заболеваний для гидрологических целей, мелиорации земель и т.д. Территориальные социально – экономические комплексы. (ТСЭК) ТСЭК - это совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных образований, составляющих одно целое. В данном случае имеется в виду связь между предприятиями, выполняющими определённые народнохозяйственные функции, и территорией, в пределах которой эта связь осуществляется. Можно выделить две главные особенности ТСЭК: 1) обязательное сочетание взаимосвязанных отраслей производства; 2) рациональное и гармоничное сочетание элементов производства. Если эти условия не выполняются, то ТСЭК нет. Например: лесопромышленный комплекс. В него входят предприятия, включающие как заготовку и транспортировку древесины, так и её переработку: производство шпал, досок, фанеры, целлюлозы, древесно – стружечных плит и т.д. Разновидностью ТСЭК являются агропромышленные комплексы – АПК. Это кооперативные хозяйства, фермы, товарищества организованной ответственности, акционерные общества. Они объединяют предприятия, которые производят, перерабатывают и сбывают с/х продукцию. Это молокозаводы, хлебопекарные, макаронные фабрики, а также заготавливающие, хранящие, торгующие предприятия. Важными объектами изучения экономической географии являются экономические районы. Под экономическим районом понимается часть народного хозяйства страны, которая характеризуется: а) территориальной целостностью, б) специализацией хозяйства, в) взаимосвязанностью отраслей, управляемостью, т.е. наличием условий, которые позволяют организованно управлять районом. В принципе, желательно, чтобы административно - территориальное деление страны совпадало с экономическим районом. Западно – Сибирский экономический район, Центральный экономический район и т.д. Экономический район, ТСЭК, АПК – это конкретные объекты изучения социально-экономической географии. При этом речь идёт об изучении условий для эффективного комплексирования народного хозяйства страны. Необходимо учитывать и особенности природной среды, количество и качество естественных ресурсов, их территориальные сочетания. Например, в разных природных зонах условия для развития сельского хозяйства неодинаковы. Они различаются плодородием почв, увлажнённостью, теплообеспеченностью и т.д Органическая связь имеется и между минеральными ресурсами и горнодобывающей промышленностью, лесными ресурсами и деревообрабатывающими отраслями. Чрезвычайное разнообразие природных хозяйственных особенностей России не только усложняет работу специалиста в области природопользования, но и делает её увлекательной. 3.Общие и региональные основы климатологии, гидрологи и геологии. Земля как планета. Земля - частица безграничной Вселенной (Космоса), подчиняющаяся общим законам и взаимодействующая с бесчисленным множеством космических объектов. Видимая часть Вселенной называется Метагалактикой. Она состоит в основном из Н (80%) и Ge (18%). Основная масса Вселенной (98%) содержится в звёздах и представляет собой ионизированный газ – плазму. В метагалактике насчитывается более 1021 звёзд. Предполагают, что многие звёзды могут иметь планетные системы. Но общая масса вещества Вселенной, заключённая в планетах, невелика и, вероятно, не достигает 0,1% Во всех направлениях в межзвёздных пространствах несутся заряженные частицы - космические лучи. Вселенная пронизана полями гравитационных, магнитных и электрических сил, связывающих воедино космические объекты. Всё во Вселенной находится в движении. Наша Галактика (Млечный путь) объединяет более 150 млрд. звёзд и более 100 млн. туманностей. Ближайшая к нам Галактика – туманность Андромеды – находится на расстоянии 1 500 000 световых лет (световой год – расстояние, проходимое лучом света за год и равное 9.46 * 1012км). Наша галактика спиральная, диаметр её 30 000парсек (1парсек= 3.26световых года, килопарсек = 1 000 парсек, мегапарсек = 106 парсек) Солнечная система –одна из множества систем, составляющих Галактику. Центральное тело Солнечной системы - Солнце. В нём сосредоточено 99.86% всей массы системы. Ближайшая к нему звезда – Проксима Центавра ( расстояние 1.31парсек). В Солнечной системе 9 планет, тысячи астероидов, миллионы комет. Общая масса всех комет: 1/745 массы Солнца. Все планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, лежащим почти в одной плоскости. Основная сила, управляющая движением тел солнечной системы – притяжение Солнца. Своим притяжением Солнце вызывает ускорение в движении планет, но и планеты, притягивая Солнце, сообщают ему некоторое ускорение. Поэтому, по большому счёту, не планеты двигаются вокруг Солнца, а Солнце и планеты двигаются вокруг общего их центра тяжести с одним и тем же периодом, но планеты описывают большой эллипс, а Солнце - очень маленький. Взаимное притяжение планет друг к другу сравнительно невелико, но и оно оказывает влияние, вызывая отклонения в движении планет – возмущения. Внешние слои Солнца, излучения которых мы видим, образуют солнечную атмосферу, состоящую из фотосферы, хромосферы и короны. Корона – разряжённая плазма - температура около 1млн. градусов. Из неё происходит непрерывное истечение плазмы – солнечный ветер (скорость – 300- 800 км/сек.) Кроме потоков электрически заряженных и нейтральных частиц, от Солнца в мировое пространство отходят электромагнитные волны: гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые, световые, инфракрасные радиоволны. Основная часть приходится на световые и инфракрасные лучи. Видимое излучение Солнца отличается большим постоянством. Ультрафиолетовые и рентгеновские части спектра изменяются с изменением активности Солнца. Солнечные вспышки – явление сложное, их энергия возникает за счёт магнитного поля. Последствия солнечных вспышек отражаются на Земле, и то, что они не всегда ощутимы, объясняется влиянием магнитного поля Земли. Солнечная активность периодически меняется. Кроме 11-летнего, наиболее вероятным считается 5-летний, 22-летний ( магнитный) и 80-90 летние ( вековые) циклы солнечной активности. Предполагается также существование и длинного цикла, продолжительностью 8 – 10 столетий. Вопрос о периодичности в активности Солнца нельзя считать решенным. Луна находится на расстоянии 384 400 км, что составляет всего 0.003% расстояния от Солнца до Земли. Свет проходит это расстояние за 1.28сек. Орбита Луны – эллипс, период обращения 27.32 средних солнечных суток. Исследования лунного грунта показали, что он состоит из тех же химических элементов, но в других пропорциях, чем за Земле ( более тяжёлых, тугоплавких металлов). По наблюдениям за лунотрясениями, внутреннее строение Земли и Луны сходно. Географическая оболочка Земли состоит из нескольких сфер, которые концентрическими слоями расположились вокруг Земли. Каждая из них характеризуется определёнными составом и свойствами вещества ( Литосфера, Атмосфера, Гидросфера, Биосфера.) Основы геологии. Слово «геология происходит от греч. Geo- Земля и logos -учение. Как самостоятельная наука геология оформилась во второй половине 18 в. и вплоть до XX в. она была единственной наукой о строении и развитии Земли. Сейчас геология – это комплекс наук о строении Земли. Предметом непосредственного изучения геологии является верхняя оболочка Земли - земная кора или литосфера. Современная геологическая наука изучает: 1. происхождение Земли, её положение среди других планет. Эти же вопросы рассматривает и космология, тесно связанная с астрономией. 2.вещественный состав земной коры изучает минералогия или наука о минералах и петрология –наука о горных породах. 3.процессы, происходящие на поверхности земли или в её недрах. Это область исследований динамической геологии. Её отраслями являются вулканология и сейсмология. 4.эволюция органической жизни на Земле, в результате которой появились современная фауна и флора. Этот раздел геологии называется палеонтологией. 5.историю формирования развития земной коры. То же изучает и историческая геология. Форма Земли была названа геоидом. – в конце XIX в. Формирование фигуры Земли происходило под воздействием силы взаимного притяжения, её массы и центробежной силы, обусловленной вращением планеты. Ньютоном было теоретически рассчитано, что форма Земли должна соответствовать сфероиду или эллипсоиду вращения. В 30-е годы было вычислено, что сжатие южного полушария больше, чем сжатие северного. Поэтому северное полушарие > выпуклое и R его на 242км >. Эту фигуру назвали кардиоидом. Форма и размеры Земли остаются постоянными. Глубинное сжатие приводит к тому, что её R (радиус) уменьшается примерно на 5см в столетие, что вызывает сокращение объёма Земли. Но этот процесс имеет пульсирующий характер, т.к. огромное количество тепла выделяющееся при сокращении R, способствует расширению Земли. Скорость вращения Земли также изменяется: при уменьшении объёма нашей планеты она увеличивается. Твёрдая поверхность Земли отличается значительной расчленённостью Max h - 8848м (Эверест), наибольшая глубина Мирового океана около 11022м ( Марианская впадина) Форма и размеры Земли обусловливают ряд географических закономерностей планеты. Например, полярная асимметрия суши вызывает асимметрию географических зон ( в южном полушарии нет зон тундры и тайги). Внутреннее строение Земли. В литосферу входят: земная кора, мантия и ядро. Все остальные выше перечисленные сферы – внешние. Оболочечное строение З. установлено дистанционными методами, которые основаны на скорости распространения сейсмических волн. Земная кора - каменистая оболочка, сложенная твёрдым веществом с избытком кремнезёма, щёлочи, воды и недостаточным количеством магния и железа. Химические элементы в земной коре образуют природные соединения - минералы. Это обычно твёрдые вещества ,обладающие определёнными физическими свойствами. В земной коре содержится > 3000 минералов, среди которых около 50 породообразующих. Закономерные природные сочетания минералов образуют горные породы. По происхождению г.п. подразделяют на магматические, осадочные и метаморфические. С поверхности з.к. сложена осадочными породами, (глины, пески, галечники, песчаники, известняки, гипсы). Древние толщи осадочных пород под действием высокой t и давления преобразовались в метаморфические горные породы (гнейсы, сланцы, мраморы). Ниже располагаются магматические горные породы. Они образуются при застывании магмы. Более всего развиты кислые породы типа гранитов. Под дном океана гранитогнейсовый слой отсутствует. На земле под гранитогнейсовым слоем залегают базальты. Они могли образоваться как за счёт застывания магмы, так и за счёт дегранитизации (обеднение кремнекислотой и щелочами) гранитов. Земная кора – неоднородная по составу и по мощности сфера Земли. Средняя мощность земной коры ( 1% от общей массы Земли) составляет 35 км; под молодыми складчатыми горами на континентах она увеличивается до 80км, а под срединно-океаническими хребтами уменьшается до 6-7км ( считается от поверхности океанического дна). Например, мощность земной коры на Русской равнине 35 - 40км, на Урале –50 - 60км, на Памире – 80 км, под Атлантическим океаном 10-15км, в центральной части Тихого океана 4-6км. По строению и мощности различают два основных типа земной коры: материковый 9континентальный) и океанический Материковая кора состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоёв. Контакт между гранитным слоем (средняя плотность около 2.7 г\см3) и базальтовым (ср. плотность 3.0 г\см3 известен как граница В. Конрада. (немецки й исследователь, обнаруживший эту границу в 1923г.) Граница между гранитным и базальтовым слоем – раздел Конрада - не везде чётко прослеживается Мантия представляет собой наибольшую по объёму (занимает 84% объёма) и весу (69% массы Земли), оболочку Земли, которая простирается от подошвы земной коры до границы Гутенберга – до глубины 2900км – принимается за нижнюю границу мантии. З.к. отделяется от мантии разделом Мохоровичича Именно здесь происходит скачок скоростей продольных сейсмических волн примерно до 8 км\с. Этот рубеж установлен в 1909г. Югославским учёным А. Мохоровичичем (слоем Мохо) Именно он совпадает с верхней перидотитовой оболочкой верхней мантии. Мантию подразделяют на нижнюю ( 50% массы Земли) и верхнюю (18%). По современным представлениям состав мантии достаточно однороден вследствие интенсивного конвективного перемешивания внутримантийными течениями. Прямых данных о вещественном составе мантии почти нет предполагается, что она сложена расплавленной силикатной массой, насыщенной газами и характеризуется увеличением плотности вещества от 3.3 до 5.7 г\см3 Верхняя мантия с глубины 50-80км (под океанами) до 660-6670км (под океанами) называется астеносферой. При переходе к ядру земли плотность увеличивается. Ядро занимает 16% объёма и 31% массы Земли, оно представляет собой сфероид, со средним радиусом около 3500км. Прямые сведения о составе ядра тоже отсутствуют. Известно, что оно является наиболее плот ной оболочкой З. Предполагают, что оно также подразделяется на 2 сферы – внешнюю, до глубины 5150км - жидкую, и внутреннюю – твёрдую. На внутреннее ядро приходится 2% массы З, на внешнее – 29% Давление в недрах Земли возрастает. Например, на глубине 1км давление равно 275 атм\см, 50км – 13 000атм/см, на глубине 50км – 13 000 атм/см, на верхней границе ядра – около 1,4 млн. атм \см, в центре Земли –3,5 млн. Можно предположить, что под тем огромным давлением вещество приобретает особые, мало известные нам свойства. Магнитные свойства Земли. Магнитное поле на поверхности Земли делится на постоянное и переменное. Постоянное магнитное поле обусловлено процессами, протекающими в ядре Земли и на границе ядра и мантии. Переменное магнитное поле связано с излучением Солнца. Земля имеет северное и южное магнитное полюса. Они не совпадают с географическими полюсами. Магнитные полюса со временем меняют своё положение, в связи с изменением магнитного поля Земли. Возмущение магнитного поля Земли называют магнитной бурей. Длятся они недолго, но иногда несколько суток подряд. Причин их возникновения несколько. Это могут быть вулканические извержения, землетрясения, прохождение грозы, вспышки на Солнце. Магнитное поле Земли равно 10 её радиусам. Это пространство называется магнитосферой. Химический состав земной коры. Первые сводки по составу земной коры были опубликованы американским учёным Ф. Кларком в 1889г. Из русских учёных большую работу проделали В.И.Вернадский (1908 –1941), А.Е.Ферсман(1930), А.П.Виноградов (1950 –1965). По данным Виноградова в состав земной коры входят следующие элементы: O2 –47%, кремний Si – 29,5%, Fe – 4.65%, Ca –2.96%, Na – 2.5%, K – 2.5%, Mg- 1.87%, Ti – 0.45, прочие элементы - 0.52% Таким образом, 9 элементов дают в сумме 99.48% состава земной коры. Такой элемент как радий представлен квадримиллионной долей процента. Океаническая кора двухслойная. Её основная масса сложена базальтами, на которых лежит маломощный осадочный слой. Мощность базальтов превышает 10км, в верхних частях достоверно установлены прослои осадочных позднемезозойских пород. Мечты учёных о практической проверке представлений о строении литосферы, основанные на дистанционных геофизических данных, воплотились в жизнь во второй половине ХХ в., когда стало возможно глубокое и сверхглубокое бурение на суше и дне Мирового океана. Среди наиболее известных проектов - Кольская сверхглубокая скважина, пробуренная до глубины 12 о66 м( в 1986г. Бурение было остановлено) в пределах Балтийского щита в целях достижения границы между гранитным и базальтовым слоями земной коры, а по возможности и её подошвы – горизонта Мохо. Кольская сверхглубокая скважина опровергла устоявшиеся представления о структуре недр З. Наличие горизонта Конрада на глубине 4.5 км не подтвердился. Скорость продольных волн изменилась: не возросла, а упала на отметке 6842м, где произошла смена вулканогенно - осадочных пород раннего протерозоя. Эндогенные геологические процессы Земная кора формировалась не < 4 млрд лет, в течение которых она усложнялась под действием эндогенных (главным образом - тектонических) и экзогенных (выветривание) процессов. К ним относятся магматизм, метаморфмзм, движения земной коры. ЭГП увеличивают складчатость Земли, создают горы и впадины. Вещество в недрах Земли находится в состоянии термодинамического равновесия, изменение же t и давления приводит к образованию движущегося расплава (магматический очаг) и к нарушению равновесия. Считают, что образование магмы происходит постоянно. Особую роль в поднятии магмы на поверхность играют газы. Под термином «магматизм» понимают совокупность сложных процессов возникновения магмы в недрах Земли и перемещения её к поверхности Земли. Эти процессы заканчиваются излиянием магмы на поверхность Земли (эффузивный магматизм) или застыванием её в различных зонах земной коры (интрузивный магматизм). Магматизм наиболее активно проявляется в подвижных зонах земной коры, в тесной связи с процессами складкообразования. Эффузивный магматизм (или вулканизм) – один из важнейших геологических процессов, имеющий огромное значение в формировании не только литосферы, но и внешних оболочек Земли. В результате возникают своеобразные геологические тела – вулканы – от латинского vulcano - бог огня, геологические образования в виде конусов или куполов над каналами, по которым из недр происходит извержение лавы, газов, пепла и других продуктов. Вулканический конус заканчивается кратером В настоящее время насчитывается около 500 действующих вулканов. Они образуют два кольца широтного и меридионального направления: 1.Около 60% вулканов сосредоточены на побережье и островах Тихого океана. Это вулканическое кольцо начинается на Камчатке (22 действующих вулкана) и тянется через острова Курильские (31 вулкан), Японские (58 вулканов), Филиппинские Соломоновы, Новогебридские, Новозеландские и Новую Гвинею. На американском побережье Тихого океана вулканическая цепь протянулась через Анды, Кордильеры к Аляске, через Алеутские острова к Камчатке. 2.Второй вулканический пояс – Средиземноморский – приурочен к области молодых гор: от Альп через Апеннины на Кавказ и горы Малой Азии, на островах Канарских, Азорских, островах Зеленого мыса и др. (В Атлантическом океане в Исландии местные жители, используя гидротермальную энергию, подняли уровень жизни людей на одно из первых мест в мире.) В краевой части Антарктиды находится действующий вулкан Эребус. При извержении вулканов расходуется колоссальная энергия. Последствия извержения сказываются на всех сферах Земли, а особенно на атмосфере. При извержении вулкана Кракатау в 1883 г. (в проливе между Явой и Суматрой ) вулканическая пыль поднялась на 16 км в высоту, взрыв был слышен на расстоянии 4811км. Очевидцы в Париже, Сиднее наблюдали закаты, напоминающие северное сияние. Произошли грандиозные обвалы, цунами достигло высоты 30м, оно несколько раз обогнуло земной шар. Погибло 37тысяч человек. При извержении вулкана Мон-Пеле в 1802г. образовался огненный смерч из раскалённой вулканической пыли и газов, который за несколько секунд превратил в пепел город Сан-Пьер на о. Мартиника, сжёг все корабли в гавани, погибло более 35 000 человек. Вулканы могут появляться на глазах человека. Так было в 1943г. в Мексике. Там на поле одного крестьянина возник вулкан, названный Парикутин. В течение 10 лет он извергал лаву и пепел. Вулканы могут быть и подводными, что часто приводит к образованию островов. Так, в 1957 г. в районе Азорских островов возник новый остров. Продукты вулканических извержений – это глубинное вещество, которое поступает на поверхность Земли в жидком (магма), газообразном и твёрдом состоянии. Магма, достигая поверхности земли, освобождается от газов и превращается в расплавленную селикатную массу. Скорость растекания лавы на поверхности земли от 5 до 30 км в час ( рельеф). Вулканическая лава может покрывать площади достаточно большие. Такиепокровы известны в Сибири и на Кавказе. Вулканические газы состоят в основном из паров воды, они могут образовать месторождения различных полезных ископаемых – серы, борной кислоты, буры и т.д. (Долина тысячи дымов на Аляске, район Неаполя) В России термальные воды находятся на Курильских островах и на Камчатке. Тектонические движения земной коры. Земная кора нестатична. Входящие и нисходящие движения различной интенсивности, в процессе которых нарушаются первичные условия залегания горных пород, возникают изгибы пластов, различные виды деформаций. Выделяют 3 типа тектонических движений: колебательные, складкообразовательные и разрывообразовательные. Кроме вертикальных движений, земная кора может перемещаться и в горизонтальном направлении, с амплитудой, измеряемой сотнями км. С 1971 г. Шведской АН начаты систематические наблюдения за колебаниями уровня моря. Наиболее убедительными доказательствами колебаний земной коры являются исторические данные. Так, в 105 г. до н.э. у Неаполя был построен храм Юпитера Сераписа. В 1878г. основания колонн храма находились на глубине 5см, в 1922г. –188см, в 1965г.- 200.см. Площадь Финляндии в середине ХХ в. увеличилась за счёт отступания моря более чем на 700 км квадратных. Необходимо учитывать и деятельность человека. Антропогенный эффект в некоторых районах Земли в 10 раз больше, например, опускания земли, вызванного тектоническими движениями. Одна из причин – усиленная эксплуатация подземных вод. Она привела к опусканию города Мехико на десятки метров; в штате Колорадо из-за использования подземных вод в целях полива, земля опустилась на десятки метров. В Тамбовской области из-за чрезмерного отбора подземных вод в городах Тамбове и Мичуринске сформировались огромные депрессионные воронки, что также приведет к просадке грунта. Также интенсивное опускание грунта происходит на нефтегазовых месторождениях при их эксплуатации. Значительно опускание земной коры в больших городах вследствие колоссальной нагрузки от различных сооружений (Токио опускается на 3.5 мм в год). Экзогенные процессы. Действуют под влиянием солнечной энергии. К ним относятся: деятельность ветра, поверхностных и подземных вод, ледников, морей, озёр, организмов. Если эндогенные процессы увеличивают складчатость рельефа Земли, то экзогенные действуют в обратном направлении – сглаживают, выравнивают поверхность земли, способствуют накоплению мощных толщ осадочных пород. Выветривание – единый процесс перераспределения химических элементов применительно к ландшафтно –геохимическим условиям. ( Выветривание – это гипергенез.) Это более полное название, термин предложен А.Е.Ферсманом, а определение выветривания предложено В.В.Добровольским). Особенно сильно процессы физического разрешения горных пород проявляются в районах с резко континентальным климатом. Наиболее благоприятные условия для активного химического разрушения горных пород существуют во влажных тропических и субтропических зонах. Продукты, образующиеся в зоне гипергенеза, подразделяются на: 1.Элювий – горные породы, возникающие в результате выветривания и накопившиеся на месте образования; 2.Делювий – горные породы, образовавшиеся в результате выветривания и переместившиеся по склону под воздействием поверхностных вод (песчано-глинистые породы, гравий, галька, валуны); 3.Колювий – продукты выветривания, перемещённые по склону в результате действия силы тяжести. Геологическая деятельность ветра – это непрерывный процесс, в котором можно выделить 3 стадии: разрушение, перенос, аккумуляция. Разрушение горных пород – дефляция и коррозия. Аккумулятивная деятельность ветра проявляется в формировании своеобразных отложений, форм рельефа, которые называются эоловыми. Геологическая деятельность внешних потоков воды называется эрозией. В результате плоскостной эрозии формируются делювиальные отложения. Эпизодически возникают бурные горные потоки, которые в Азии называют селями, а в Европе мурами. Геологическая деятельность временных потоков особенно сильно проявляется в образовании оврагов. Например, в результате одного ливня в Курской области образовался овраг длиной 17м, шириной 1.5-2.0м, глубиной 5м. Геологическая деятельность рек проявляется в эрозии, переносе продуктов разрушения горных пород и аккумуляции разнообразных отложений. Содержание растворённых веществ в речной воде - от 50 до 200 см2/л. Геологическая деятельность подземных вод проявляется в растворении и размыве горных пород, наиболее активно проявляется в карстообразовании. Карст – совокупность геологических процессов, связанных с растворением, размывом горных пород и образованием в них полостей, пустот. Подземный карст проявляется в образовании пещер. Одна из самых больших пещер мира – в США (штат Кентукки) – Мамонтовая. Длина – 240км. Здесь текут 3 реки с восемью водотоками и находятся 3 озера. Интересна Кенгурская ледяная пещера на Урале. Её длина 5км, в ней 36 озёр, глубиной до 6м, более 100 переходов и гротов. С деятельностью подземных вод связаны оползни – монолитные массы, отделившиеся от склона и сползающие вниз. При этом даже могут сохраниться растения, образуя «пьяный лес» Особенно страдают от оползней склоны крупных рек (Волга, Днепр, Ока), морские побережья. В 1884г. на город Саратов рухнула Соколиная гора, уничтожив 300 зданий. Оползень в районе Ульяновска имел ширину 1км (1955г.) С деятельностью подземных вод часто связаны обвалы –мгновенное обрушение горных пород на крутых склонах и обрывах. Обвал в 1911 г. на Памире привёл к образованию Сарезского озера длиной 80км и глубиной 40м. Основной мерой борьбы с оползнями является отвод подземных вод. С этой целью устраивают дренажные нагорные канавы, штольни, склоны закрепляют растительностью. В Саратове, а также на Черноморском побережье Кавказа применили цементирование водоносных горизонтов, вследствие чего пески превратились в водонепроницаемый слой. Геологическая деятельность ледников – разрушение движущимся льдом ложа ледника, его склонов, формирование специфических форм рельефа и разнообразных типов отложений. Ледники выравнивают корытообразные долины –троги. Отрезки трогов, занятые морем, называются фьордами. Основы климатологии. Атмосфера – внешняя газовая оболочка Земли, которая вращается вместе с Землёй и граничит с космическим пространством. Через неё осуществляется обмен вещества и энергии с Космосом. Атмосфера является одним из необходимых условий жизни на Земле. В атм. формируются облака, выпадают осадки, т.е. она определяет круговорот вещества и воды в природе. Атмосфера защищает Землю от ультрафиолетового излучения, от метеоритов, а гидросферу – от улетучивания её в пространство. Она определяет циркуляцию, участвует в формировании климата на планете, регулирует её тепловой режим, способствует перераспределению тепла у поверхности Земли. Атм. предохраняет Землю от резких колебаний температуры. Без атмосферы t колебалась бы в пределах 200оС в течение суток. Благодаря наличию кислорода атмосфера участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере. В атмосфере распределяются и рассеиваются солнечные лучи, что создаёт равномерное освещение. Она является средой, где распространяется звук. Из-за действия гравитационных сил атмосфера не рассеивается в мировом пространстве, а, окружая Землю, вращается с ней. Атмосфера имеет несколько слоёв: тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу, экзосферу. В современном состоянии атмосфера существует сотни миллионов лет и всё живое приспособлено к строго определённому её составу. Тропосфера. Высота: 8-10 и 16-19км над полюсами и экватором. В ней находится около 80% всего атмосферного воздуха, здесь содержится почти весь водяной пар, t опускается на 0.6оС на каждые 100 м h. Тропопауза, относительно тонкий переходный слой: 1-2-км. t воздуха у поверхности Земли на экваторе 26ºС, у сев. полюса -23ºС, на верхней границе этой сферы -75 над экватором и –65º зимой и -45º летом. При конденсации водяных паров образуются облака. Полное обновление водяных паров в атмосфере происходит за 9-10 суток. Стратосфера. Верхняя граница до 50-55км. Это область постоянно низких t. Температура поднимается с градиентом 0.1 –0.2о С на 100м высоты. Водяных паров очень мало. В стратосфере на высоте 25 км расположен озоновый слой, а на высоте 22-27 км - перламутровые облака. Последние представляют собой преломление лучей Сослнца в ночное время. Днём эти облака не видны, а ночью кажутся светящимися, так как освещаются солнцем, находящимся за горизонтом. Эти облака состоят из переохлаждённых капель воды. Но в целом в этом слое водяного пара содержится мало и здесь не происходит бурных процессов облакообразования. Стратопауза 1-2км – расположена как переходный слой между стратосферой и мезосферой. Мезосфера. До 80-85км. t, влажность, давление заметно уменьшаются. t падает до отрицательной,-75,-90С Газовый состав существенно не меняется, преобладают N и O2. В слое мезопаузы (1 -2км) на высоте 86км понижение t прекращается и начинается её повышение. Здесь, под инверсионным слоем в сумерки или перед восходом Солнца чаще в летний период наблюдаются серебристые облака. Предположительно они состоят из ледяных кристаллов. Наблюдения за ними показали большую изменчивость ветра на их уровне, когда скорости ветра могут колебаться от 50 до нескольких сотен км/час. На верхней границе мезосферы давление воздуха раз в 200 меньше, чем у земной поверхности. Таким образом, в тропосфере, стратосфере, мезосфере вместе взятых, до h 80км заключается более чем 99.5% всей массы атмосферы. На вышележащие слои приходится ничтожное количество воздуха. Термосфера или ионосфера. До h 800км В её пределах происходит рост t с h. Уже на уровне 150км t достигает 220-240ºС, на уровне 200км – более 500º С, на h 500км-превышает 1500²С Для ионосферы характерна в очень сильной степени ионизация воздуха. Газы находятся в ионном состоянии. Ионы заряжены. Наиболее интенсивен процесс ионизации в диапазоне от 60-80 до 220-400км С ионами связано свечение газов, на h 100 км –полярное сияние. t ионосферы высокие и положительные - до 1500ºС. Ионосфера способна многократно отражать короткие радиоволны, что обеспечивает длинноволновую радиосвязь. Экзосфера – самая верхняя часть атмосферы. Она простирается до h 2000-3000 км, t равна 2000ºС. Высокие температуры, пониженная сила земного притяжения определяют скорость движения газов до второй космической –11.2км\сек. В таком случае, наиболее лёгкие газы, такие как Ge, H улетучиваются в космическое пространство. Однако и за пределами атмосферы околоземное пространство заполнено заряженными частицами газов, образующих зоны радиации - Земную корону, которая заканчивается на высотах около 20тыс км. С помощью спутников и геофизических ракет установлено существование в верхней части атмосферы и в околоземном космическом пространстве Радиационного пояса Земли, который простирается на десятки тысяч км от земной поверхности. Он постоянно теряет частицы в земной атмосфере и пополняется потоками солнечной корпускулярной радиации. Роль атмосферы в географической оболочке земли. 1. Защищает всё живое от ультрафиолетового излучения. 2. Защищает от выпадающих метеоритов. 3. Создаёт благоприятные условия для чередования нагревания и охлаждения на Земле. 4. В атмосфере есть кислород – основа жизни. 5. В атмосфере образуются облака, а потому поверхность суши увлажнена. 6. Атмосфера защищает водный покров Земли, иначе бы вода улетучилась в пространство. 7. Создаёт условия для длинноволнового и коротковолнового излучения. 8. Через климат положительно влияет на здоровье людей и хозяйственную деятельность человека. Чтобы понять и решить проблему охраны атмосферы, необходимо изучить её особенности. Основным источником энергии атмосферы служит Солнце. Поверхности земли достигает малая доля солнечной энергии. Достигая поверхности земли, солнечная энергия излучается, поглощается, отражается. Воздух нагревается неравномерно: 1.Неодинаковое поступление энергии от Солнца на земную поверхность: а/ высота Солнца; б/ угол наклона солнечных лучей; в/ шарообразность Земли, её вращение. 2. Неравномерно распределяются и нагреваются суша и море; влияние течений, рельефа; 3. Горизонтальное перемещение вещества из области высокого давления в область низкого давления. Низкое и высокое давление на экваторе и 6о-х широтах - низкое, на полюсах и 30-х широтах – высокое. 4. Вращение Земли. Сила Кориолиса изменяет характер движения воздушных масс (ВМ) Пассаты; Муссоны; Сила конвергенции; Западный перенос; восточный перенос. 5.Трансформация ВМ. Атмосфера неоднородна не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении. Воздух, перемешиваясь ( турбулентность) над различными участками поверхности ( материки, океаны, горы, леса, болота, степи, пустыни) изменяет свои физические свойства, т.е. происходит его трансформация. 6.Неодинаковые направления ВМ над различными участками поверхности Земли формируют тёплый воздух и холодный воздух, устойчивые и неустойчивые ВМ. 7.Зоны, в которых происходит сближение тёплого и холодного воздуха, называются фронтами. ТФ и ХФ, фронт окклюзии. Они ( фронты) непрерывно возникают и разрушаются. Ширина фронтальных зон относительно невелика, но в них концентрируются большие запасы энергии, 8.На планете образуются крупнейшие вихри – циклоны и антициклоны, которые в свою очередь оказывают влияние на рассеивание или большую концентрацию загрязнений в атмосфере. Загрязнение атмосферы и её последствия. Без воздуха человек не выживет и 5 минут, без пищи проживёт около 5 недель, без воды –5 суток. Атмосферный воздух служит сырьём для синтеза химических веществ, используемых для охлаждения различных установок., представляет собой среду, в которую поступают многие отходы жизнедеятельности живых организмов, отходы хозяйственной деятельности. Современная атмосфера является в значительной степени продуктом живого вещества биосферы (по Вернадскому слой живого вещества – «плёнка жизни») Полное обновление кислорода планеты живым веществом происходит за 5200- 5800лет. Под загрязнением атмосферы понимают любое изменение её состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека, состояние человека и животных. Загрязнение атмосферы может быть вызвано природными процессами и деятельностью человека. Тайфуны, бури, лесные и степные пожары, вулканы, массовое цветение растений. Обычно эти факторы не оказывают резко отрицательного воздействия на природные экосистемы, за исключением широкомасштабных катастрофических явлений. Например, при извержении вулкана Катмай на Аляске в 1912 г. было выброшено такое количество пепла, что вызвало уменьшение притока солнечной радиации на 20% и понизило среднегодовую температуру на 0.5 С во всём северном полушарии в течение 3-х лет. Пожары. Например, площадь катастрофических лесных пожаров в 1915г. составила около 1.5млн. км2, пожары эти сократили приток солнечной радиации к земной поверхности. Это привело к запозданию созревания зерновых на полмесяца против обычных сроков. Пыльные бури.. Их образование связано с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности частиц пыли. Этому способствуют засухи и деятельность человека. Например, за последние десятилетия мощные очаги пыльных бурь возникли в Калмыкии, во время только одного переноса в воздух было поднято 1.5 млн т пыли ( для перевозки такой массы грузов понадобилось бы более 400 железнодорожных составов. Антропогенное загрязнение атмосферы по своим масштабам значительно превосходит природное. Делятся на локальное и глобальное. Локальные связаны с городами и промышленными регионами, глобальные влияют на биосферные процессы в целом на Земле и распространяются на огромные расстояния. Воздух находится в постоянном движении и вредные вещества переносятся на сотни и тысячи км. Глобальное загрязнение усиливается, ибо вредные вещества из атм. выпадают на почву, в водоёмы, а затем снова поступают в атм. Загрязнители атмосферы разделяют на механические, физические и биологические. Механические –это пыль , фосфат, свинец, ртуть. Они образуются при сжигании органического топлива и в процессе производства строительных материалов. К физическим загрязнениям относятся: тепловые – поступление в атмосферу нагретых газов, световые, ( ухудшение естественной освещённости местности под воздействием искусственных источников света), шумовые ( как следствие антропогенных шумов), электромагнитные (от линии электропередач, радиотелевидения, работы промышленных установок), радиоактивное ( увеличение радиоактивных веществ в атмосфере). Биологическое загрязнение является в основном следствием размножения микроорганизмов и антропогенной деятельности (теплоэнергетика, промышленность, транспорт, действия вооружённых сил) Самыми распространёнными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: СО2 (оксид углерода), S02 (диоксид серы), оксид азота, углеводороды и пыль. Количество ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. Вещество ВЫБРОСЫ, в млн. т. ДОЛЯ АНТРОПОЛОГ. примесей от общих поступлений , В%. Естественные Антропогенные Твёрдые частицы 3700 1000 27.0 СО2 5000 304 5.7 СН4 2600 88 3.3 NO2 770 53 6.5 SO2 650 150 13.3 СО 485000 22000 4.5 Одним из основных по массе загрязнения является углекислый газ. В ХХ в. наблюдается рост концентрации СО2 в атмосфере., доля которого с начала века увеличилась почти на 25%, а за последние 10 лет – на 13%. Выброс СО2 в окружающую среду неразрывно связан с потреблением и производством электроэнергии. Основы гидрологии. Гидрология изучает водную оболочку Земли - гидросферу, её свойства и протекающие в ней процессы и явления во взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферой. Вода – одно из самых распространённых химических соединений. Из поверхности планеты – 510млн. км2 вода занимает 70.8% Объём воды мирового океана составляет 1400млн км3, > 98% всех водных ресурсов планеты представлены водами повышенной минерализации, которые малопригодны для хозяйственной деятельности. На долю пресных вод приходится около 28 млн. км3, из которых только 4.2млн. км3 доступны для хозяйственного использования (0.3% объёма всей гидросферы) > часть этих вод находится в малоосвоенных районах, что создаёт дефицит пресных вод в развитых странах. Подземные воды составляют 14% запасов пресных вод. Но в связи с возрастающим загрязнением поверхностных вод, их роль как источника водоснабжения будет увеличиваться. Мировой океан является практически неисчерпаемым водным резервуаром. В перспективе он может стать одним из основных источников пресной воды, но для этого нужны надёжные опреснительные установки. Выделяют 3 группы водных объектов: водотоки, водоёмы и особые водные объекты. Водотоки – водные объекты на земной поверхности с поступательным движением воды в руслах в направлении уклона (реки, ручьи, каналы); Водоёмы – водные объекты в понижениях земной поверхности с замедленным движением вод (океаны, моря, озёра, водохранилища, пруды, болота); Особые водные объекты - ледники и подземные воды. Водосборы – часть земной поверхности, или толщи почв и горных пород, откуда вода поступает к водному объекту, Водосборы имеются у всех океанов и морей, озёр и рек. Водоразделы – границы между смежными водосборами. Различают поверхностный (орографический) и подземный водоразделы. Совокупность водотоков и водоёмов в пределах какой-либо территории называется гидрографической сетью. Совокупность гидрологических характеристик данного водного объекта и в данный момент времени определяет гидрологическое состояние водного объекта. Совокупность закономерно повторяющихся изменений гидрологического состояния водного объекта –это его гидрологический режим. Гидрология –общее название наук, изучающих распространение и режим природных вод на поверхности Земли. По направленности исследований и методам она подразделяется: на общую, региональную, инженерную и гидрометрию; по объектам исследования на: гидрологию морей, (океанология), подземных вод, поверхностных вод суши. Последняя делится на гидрологию рек (потамологию), озёр (лимнологию), болот, ледников (гляциология), водохранилищ. Кроме того. природные воды изучаются гидрогеологией, гидрохимией, гидрогеохимией, метеорологией и рядом разделов биологии. Реки. Реки –это водотоки значительных размеров, питающиеся атмосферными осадками со своего водосбора или бассейна и имеющие чётко выраженное русло. Географическое положение водосбора определяется широтой и долготой крайних точек водосбора. Геологическое строение водосбора играет существенную роль в формировании поверхностного и подземного стока. Рельеф водосбора влияет на его климатические условия. Климатические условия оказывают существенное влияние на процессы формирования стока и определяют водный режим. Растительный покров обычно характеризуется сведениями о его основных видах и указанием размера занимаемой площади. Почвенный покров определяет интенсивность промачивания атмосферных осадков. По размерам реки делятся на большие, средние и малые. Большая река – река, бассейн которой располагается в нескольких географических зонах, и гидрологический режим, которой не характерен гидрологическому режиму данной зоны. К этой категории относятся равнинные реки с бассейном более 50 000км2 Средняя река – река, бассейн которой располагается в одной географической зоне и гидрологический режим её свойственен гидрологическому режиму данной зоны. S бассейна этих рек от 2 000 до 50 000км2 Малая река –река, бассейн которой располагается в одной географической зоне и гидрологический режим её под влиянием местных условий может отличаться от гидрологического режима рек данной зоны. Бассейн этих рек < 2 000км2 Исток- место, с которого появляется постоянное течение воды в русле. Если река образуется путём слияния двух рек, то место слияния является началом этой реки, но за её исток принимается исток более длинной реки, а длину реки называют гидрографической. Устье – место впадения реки в другую реку, озеро или море. Если река никуда не впадает, то такое устье называется слепым. Частью гидрографической сети является русловая сеть, представляющая собой совокупность русел всех водотоков в пределах рассматриваемой территории. В русловой сети выделяют следующие звенья: ложбины стока – эрозионные слабовыраженные вытянутые впадины с пологими задернованными склонами, невыраженным дном и прямолинейным профилем. S водосбора 0,05км2 Лощины стока – образования на поверхности земли, возникшие вследствие слияния ложбин и имеющие высокие крутой склоны ( вследствие размыва). И на дне лощины и на её склонах могут образоваться промоины, рвы, овраги, т.е.проявления берегового и донного размыва. S водосбора не > 0,05км2 Притоки, непосредственно впадающие в главную реку, называются притоками первого порядка, их притоки - притоками второго порядка и т.д. Такая классификация называется нисходящей и применяется в нашей стране. К морфологическим характеристикам реки относятся: длина, коэффициент извилистости и густота речной сети. Длиной реки называется расстояние по реке от устья до истока. Извилистость характеризуется коэффициентом извилистости реки или развитием реки К, являющимся отношением длины реки L к длине прямой линии 1 соединяющей исток и устье, т.е. К= L/1 Круговорот воды в природе и водный баланс земного шара. Под влиянием солнечной радиации вода испаряется и поступает в атмосферу. Влага конденсируется, большая часть выпадает в виде атмосферных осадков, просачивается в почву, часть транспирируется растениями и поднимается в атмосферу, остальные осадки стекают по склонам земной поверхности в ручьи и реки, образуя поверхностный сток. Влага из почвы пополняет подземные воды, которые также питают реки или непосредственно стекают в моря в виде подземного стока. Реки несут свои воды в океаны и моря, завершая большой круговорот. Перемещение во времени и пространстве всех видов вод вместе с растворёнными и переносимыми включениями в атмосфере, по поверхности земли и под ней, называется круговоротом воды в природе. Состав природных вод оценивается физическими, химическими и санитарно-гигиеническими показателями. Физические показатели: t, содержание взвешенных веществ, цветность, запах и привкус. t подземных вод относительно стабильна в течение года, (8-12º), а поверхностных – колеблется от 0.1 до 3.0ºС Различают 4 основных вкуса воды: солёный, горький, сладкий и кислый. Прозрачность и мутность характеризуют наличие в воде взвешенных веществ ( частиц песка, ила, глины, планктона, водорослей). Цветность воды обусловлена присутствием в ней органических веществ ( гумусовых, дубильных, белковых, углеводоподобных, жиров, органических кислот, которые входят в состав зоо- и фитопланктона и являются продуктами их метаболизма и распада. К запахам естественного происхождения относятся: землистый, рыбный, болотный, гнилостный, сероводородный, ароматический, глинистый, искусственно-хлорный, камфарный, аптечный, фенольный, хлорфенольный, аммиачный, запахи нефтепродуктов. Значение воды не обеспечивается лишь её физиологической ролью, большое количество воды необходимо для предприятий, для хозяйственно-бытовых нужд, создания должного санитарно-технического режима. В городах много воды расходуется на мойку улиц и поливку зелёных насаждений. Загрязнение вод и его последствия Интенсивное развитие промышленности, транспорта, перенаселение ряда регионов планеты привело к значительному загрязнению гидросферы. По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) около 80% всех инфекционных болезней связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно – гигиенических норм водоснабжения. Доказана возможность передачи через воду холеры, брюшного тифа, сальмонеллёзов, дизентерии, туляремии, бруцеллёза, вирусного гепатита (болезнь Боткина), вирусного энтерита и полиомиелита. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Загрязнение поверхности водоёма плёнками масла, жиров, смазочных материалов препятствует газообмену между водой и атмосферой , что снижает насыщенность воды кислородом и оказывает отрицательное влияние на состояние фитопланктона и является причиной массовой гибели рыбы и птиц. К сожалению, наука ещё не в состоянии дать полную картину нанесённого воде ущерба. Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши (реки, озёра, болота, почвенные и грунтовые воды). И хотя их доля в общей массе гидросферы невелика,(< 0.4%), высокая активность водообмена многократно увеличивает их запасы. Под активностью водообмена понимается скорость возобновления отдельных водных ресурсов гидросферы, которая выражается числом лет или суток, необходимых для полного возобновления водных ресурсов. При этом особенно интенсивно используются речные воды. – несмотря на то, что в руслах рек содержится всего 1200км3 воды, высокая активность водообмена речных вод (1 раз в 11-14 лет) умножает их ресурсы. В настоящее время самый крупный потребитель воды реки водохранилищ – ирригация. Использование воды на с.-х. нужды имеет наибольший удельный вес (60-70%) всех ресурсов, на втором месте стоят промышленность и энергетика, на третьем – коммунальное хозяйство городов. Особое место занимает потребление воды населением. На хозяйственно – питьевые цели в нашей стране приходится 10% общего водопотребления. В основах действующего в нашей стране Российского законодательства подчёркивается, что реки используются прежде всего для удовлетворения питьевых и бытовых нужд населения. Количество воды, необходимое для одного человека в сутки зависит от климата местности, культурного уровня населения, степени благоустройства города и его численности. На этой основе разработаны «нормы потребления» В них входит расход воды в квартирах, а также предприятиями культурно – бытового, коммунального обслуживания и общественного питания. Вода, которая используется на поливку зелёных насаждений и мойку улиц, учитывается отдельно. Вместе с тем в практике нередки случаи, когда промышленные предприятия расходуют от 25 до 67% питьевой воды городских водопроводов. Ситуация с питьевой водой в России характеризуется как критическая – прямая угроза для здоровья населению. По объёму речного стока Россия занимает 2-е место после Бразилии. На одного жителя в России приходится в среднем в год 30тыс. м3 воды (76м3 в сутки). В среднем в мире на каждого жителя приходится 9.9тыс. м3/ год воды, в т.ч. в Европе 4.6, в Азии – 5.2 тыс м3/год. Речной сток по территории России распределяется крайне неравномерно. По суммарному стоку воды выделяются Дальневосточный, Западно – Сибирский, Восточно – Сибирский, Северный экономические районы. Они же выделяются высокой водообеспеченностью, суммарным стоком в год на 1 км2 территории и на одного жителя. Высокая водность рек характерна для Западно-Сибирского, Волго-Вятского, Поволжского, Уральского, Восточно.-Сибирского экономических районов. Примеси, от которых зависит безопасность ресурсов питьевой воды, подразделяются на 3 обширные категории: 1) неорганические химические вещества (ртуть, кадмий, нитраты, олово и их соединения, соединения хрома, меди); 2) органические химические соединения – нефть, нефтепродукты, пестициды, полухлорбифенилы; 3) болезнетворные организмы, паразиты. Антропогенное загрязнение природных вод Под загрязнением природных вод понимают любое изменение их состава и свойств, которое оказывает вредное воздействие на человека и природу, а также может ограничить возможность использования вод. Антропогенному загрязнению подвержены, хотя и в разной степени, все категории природных вод: континентальные поверхностные и подземные, воды морей и океанов. Основными источниками загрязнения природных вод являются: 1) сточные воды промышленных предприятий; 2) сточные воды коммунального хозяйства, сток с городских территорий; 3) стоки животноводческих ферм, систем орошения, стоки с полей; 4) атмосферные осадки, содержащие загрязняющие вещества; 5) сточные воды морских и речных судов Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий чёрной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельскохозяйственного и коммунального хозяйства. Один из видов загрязнения вод – их засорение, накопление в водных объектах трудно разложимых в природной среде посторонних предметов, например, древесины, строительного мусора, металлолома и т.д. Крупным источником загрязнения рек является молевый лесосплав, когда древесина сплавляется в виде отдельных брёвен, причем эти брёвна не увязываются в плоты или не грузятся на суда. Потери при молевом сплаве нередко достигают 30% Затопленная древесина затрудняет судоходство, ухудшает качество природных вод, поскольку при её разложении потребляется кислород, растворённый в воде. Особый вид загрязнения водных объектов – тепловое загрязнение. Это сброс в водные объекты тёплой воды. Она использовалась для охлаждения агрегатов промышленных предприятий, тепловых и атомных электростанций. На АЭС объём подогретых вод на единицу получаемой энергии в 2-3р больше, чем на ТЭС, потому что на ТЭС значительное количество тепла получается через трубы, через системы вентиляции и т.п. На АЭС такое рассеивание минимально из-за замкнутости системы. По существующим санитарным нормам t природного водоёма не должна повышаться больше чем на 3о летом и на 5о С зимой. Поэтому подогретые воды должны охлаждаться в прудах – охладителях или в специальных установках – градирнях и только потом повторно используются в производственных процессах. Однако значительная часть подогретых вод сбрасывается в природные воды и приводит к тепловому загрязнению. 4. Природные объекты и явления, используемые в настоящем, прошлом и будущем для прямого и непрямого потребления. Природные ресурсы (ПР)– это совокупность естественных тел, веществ и явлений природы, которые человек использует для своего существования. К ним относятся: воздух, солнце, ветер, вода, земля, лес, естественные строительные материалы, полезные ископаемые и мн. др. Существует несколько классификаций ПР. Одним из признаков классификации является их вид. Согласно этому признаку ПР делятся на природные явления (например, солнечная энергия, ветер, приливы и отливы), природные вещества (вода, воздух, почва) и полезные ископаемые (нефть, золото, руды). Причём, полезные ископаемые могут быть готовыми к потреблению (уголь, драгоценные и отделочные камни, соль) и требующими переработки, синтеза (нефть, руда, синтетические изделия). Вторым признаком классификации ПР является их исчерпаемость. Неисчерпаемые ПР – природные физические явления и тела, количество и качество которых практически не меняется или меняется лишь неощутимо в процессе длительного природопользования. Например, солнечная энергия, ветровая энергия, энергия движущейся воды, энергия земных недр Вода и воздух по количеству практически не меняются, но могут качественно ухудшаться в результате деятельности человека. Эти ПР могут стать неисчерпаемыми с помощью современной технологии (водо- пыле- газоочистки, а также санитарно-гигиеническе работы). Исчерпаемые ПР - природные физические тела и явления, количество и качество которых существенно изменяется в процессе длительного природопользования. Третий признак классификации – возобновимость. По этому признаку исчерпаемые ПР делятся на: а/возобновимые – способные к самопроизводству (растительный и животный мир, мир микроорганизмов); б/ невозобновимые – образуются в недрах Земли в течение млн. лет (рудные и нерудные полезные ископаемые, длительное пользование которыми приводит к истощению их запасов, пополнение запасов практически невозможно); в/относительно возобновимые – способные к воспроизводству (чернозём, спелая древесина). Земельные ресурсы Земельные ресурсы (земля) как важная часть ОПР, характеризуются пространством, рельефом, почвенным покровом, растительностью, недрами, водами, ландшафтными особенностями. Это главные средства производства в сельском и лесном хозяйстве, исходный базис для расселения жителей и размещения хозяйственных объектов. Земельные ресурсы, земля имеют разные качественные характеристики, в зависимости от их физико географического и экономико - географического положения. Земельные ресурсы – земля являются продуктом, даром природы. В процессе производства земля выступает и как ПР и как сырьевой ресурс. Земля в качестве орудия и предмета труда незаменима, ибо отсутствуют альтернативные ресурсы, которые могли бы удовлетворить человеческие нужды. Земля иногда оценивается как неполный синоним самостоятельного природного тела – почвы. Почва-это поверхностный слой земной коры. Он возникает в результате воздействия биосферы и атмосферы на литосферу ( верхнюю часть земной коры) и обладает плодородием. Плодородие обусловлено наличием в почве органического вещества – гумуса или перегноя. Плодородие почв – это способность почвы обеспечивать растения водой, питательными веществами, создавать урожай растений. Почвы образуются очень медленно. За 100 лет мощность почвы увеличивается всего на 0.5-2.0см. Факторы почвообразования: растительность, животный мир, деятельность человека, рельеф, горные породы, грунтовые воды, климат, временной фактор. Гумус – это органическая часть почвы, которая образуется в результате биохимического превращения растительных и животных остатков, это результат взаимодействия живых организмов и материнской породы. Гумус – это кладовая плодородия, в гумусе содержатся основные элементу питания растений: N, P, S и др., которые под воздействием микроорганизмов становятся доступными для растений. Гумус находится в верхних горизонтах почв. В чернозёмах содержится 10-12% гумуса, в подзолистых почвах – 2-4%. Толщина гумусового горизонта на равнине у чернозёмов может достигать 60-100см, у лесных подзолистых почв – 10-30см. Гумусовый слой образуется очень медленно – 1см гумуса формируется 300 лет. Почва возникает и возобновляется только при наличии земельных ресурсов. Одна из остростоящих экологических проблем земельных ресурсов – сохранение продуктивности почв и сохранение их плодородия. Выделяют 3 вида плодородия: естественное, искусственное и экономическое. Естественное плодородие является природной данностью, сложившейся в результате длительных природных процессов – геологических, климатологических, почвообразовательных. Искусственное плодородие создаётся самим человеком, который обеспечивает повышение естественного плодородия – благодаря достижениям научно-технического прогресса, разумному внесению удобрений, использованию оптимальных севооборотов, и т.д. Естественное и искусственное плодородие вместе образуют экономическое плодородие. Оно выражается в производстве сельскохозяйственных продуктов на единицу площади, в урожайности. На нашей планете суша, т.е. земельные ресурсы, занимают 29% её поверхности, в том числе – 26% - без учёта Антарктиды. Человек изменил 5/6 площади земной поверхности, в том числе 20% - весьма существенно. По уровню антропогенного воздействия выделяют 6 основных типов ландшафтов: 1) практически неизменённые; 2) малоизменённые, где природные связи в основном сохранились (луга, пастбища, водохранилища, национальные парки и др.) 3) нарушенные в результате нерациональной деятельности человека. 4) сильно нарушенные – полностью изменилось биологическое равновесие (заболоченные участки, отвалы, засолённые почвы и др.) 5) культурные ландшафты (сельскохозяйственные территории) 6) антропогенные ( созданные человеком на месте природного ландшафта. Выделяют 7 главных типов антропогенного ландшафта: 1/орошаемого земледелия; 2/неорошаемого земледелия; 3/пастбищного животноводства 4/лесного хозяйства; 5/добыча минеральных ресурсов /горно-обогатительные комплексы) 6/зоны городской застройки; 7/зоны рекреации и лечения. В настоящее время численность земного шара растёт, а S земельных ресурсов не увеличивается, потенциально обостряется проблема дефицита Земли в глобальном масштабе. К этому добавляется – неравномерность обеспечения населения земельными ресурсами. По подсчётам эколога Ю.Одума, для обеспечения материального благополучия, для здоровья и психического комфорта человеку в среднем необходима территория в 2 га, в т.ч. - 0.6 га для производства продовольствия (из них – 0.3 га – на пашню), 0.2 га для расселения жителей и для их производственных нужд, 1.2 га - нетронутыми для отдыха и путешествий, для сохранения экологически устойчивой биосферы. Россия является самым большим по площади государством в мире, её территория составляет 17 075,4тыс км2 ( 1707,5млн.га). Структура земельных угодий России (100%) такова: леса и кустарники – 46%, под водой – 4%, под постройками, дорогами, улицами -1%, прочие земли – 11% ( в том числе нарушенные земли – 0.1%) На одного человека в России - 0.8 га пашни, в среднем по миру – 0.14 га, а в целом всякой территории на человека в России приходится 12 га Далеко не всю территорию России можно назвать эффективной – 5.5млн км2 или 1/3 её S. Здесь расселяются 95% её населения, находится 93% хозяйственной инфраструктуры. Около70% промышленного потенциала России находится в Европейской части и на Урале, здесь же сосредоточено и основное сельскохозяйственное производство. В структуре земельного фонда в России выделяют 7 категорий земель - в зависимости от их целевого назначения: 1)населённые пункты; 2)земли промышленности, транспорта, связи, обороны и иного несельскохозяйственного назначения; 3) земли сельскохозяйственного назначения; 4) особо охраняемые территории (заповедники, заказники, национальные парки, территории памятников природы, и др. рекреационного и историко - культурного назначения; 5) лесного фонда; 6) водного фонда; 7)государственного запаса. Основные тенденции изменения структуры земельного фонда России: 1)увеличение земель населённых пунктов, промышленности, транспорта и иного несельскохозяйственного назначения – за счёт изъятия несельскохозяйственных земель; 2) сокращение земель сельскохозяйственного назначения; 3) сокращение земель лесного фонда; 4) постепенное увеличение земель природно-заповедного фонда. Любой вид использования земель ведёт к их деградации – перестройке и осушению естественных экосистем, ликвидации устойчивости ОС, Различают 2 вида использования земель – индустриальное и сельскохозяйственное. Индустриальное - начиная от добычи полезных ископаемых и кончая их переработкой, созданием промышленной инфраструктуры и населенных пунктов – всё это сопровождается полным разрушением экосистем, почвенного слоя, нарушением водного режима, загрязнением всех сред. Сельскохозяйственное использование земель также ведёт к уничтожению естественных экосистем. Не вполне рациональное использование земельных ресурсов (точнее - их эксплуатация) вызвало ряд негативных процессов: эрозия, опустынивание, уменьшение гумусового слоя, засоление, загрязнение почв, подтопление земель, увеличение площади переувлажнённых и заболоченных земель, уплотнение почв и т.д. Рост урбанизированных территорий не всегда оправдан. В последние годы введение в России оплаты за землепользование заставляет постепенно переходить к интенсивной урбанизации территорий. S земельных угодий в России за 1980-1989г.г. сократилась на 5.2 млн.га, за 1990-1992гг. – на 16.2 млн.га Основная причина - эрозия, засоление, уплотнение почв, использование тяжёлых сельскохозяйственных машин. Только из-за последней причины плодородие ранее рыхлых почв снизилось на 10-15% и более. Эрозия почв – это процесс разрушения и сноса почвенного покрова потоками воды или ветром. Это главный бич сельскохозяйственных земель всего мира. Ущерб от эрозии почв составляет около 10%. В России сейчас ¼ сельскохозяйственных угодий (в том числе около 30% пашни) подвержены водной и ветровой эрозии. Ежегодный вынос плодородной почвы в атмосферу из-за ветровой эрозии составляет в среднем по стране 0.37т/га. Потеря гумуса и образование оврагов. С полей и пастбищ ежегодно вымывается около 100млн. т гумуса и >43млн. т N,P,K. Это в 1.5-2.0 раза >, чем питательных веществ, которые вносятся в почву. Приёмы борьбы с эрозией почв весьма разнообразны и зависят от почвенно-климатических и агроэкономических условий. Они должны внедряться на основе применения зональных систем земледелия. В районах распространения ветровой эрозии проводятся мероприятия: почвозащитные севообороты с полосным размещением посевов и паров, кулисы, залужение сильно эродированных земель, буферные полосы из многолетних трав, снегозадержание, закрепление песков (леса, безотвальная обработка почвы с оставлением стерни на поверхности полей). При водной эрозии проводятся мероприятия: обработка полей поперёк склона, контурная вспашка, углубление пахотного слоя – для уменьшения стока поверхностных вод, залужение крутых склонов, лесные полосы, гидротехнические сооружения. Мероприятия в горных районах: устройство противоселевых сооружений, террасирование, залужение склонов, регулирование выпаса скота, сохранение горных лесов. Из 300млн. га чернозёмных почв мира 1/3 часть находится в России. Основатель почвоведения В.В.Докучаев считал именно чернозёмы главным богатством России. Сейчас чернозёмные почвы распространены только на 7% S России, но именно на них производится >80% всей земледельческой продукции страны. Из-за хищнической эксплуатации русский чернозём потерял от 20 до 50% своего гумуса, но всё ещё он остаётся наиболее плодородной почвой в мире. Зона тундры особенно подвержена деградации земель, ибо там ландшафты особенно хрупкие. Освоение месторождений полезных ископаемых, использование тяжёлой техники в условиях бездорожья, перегрузка оленьих пастбищ – всё это стимулирует деградацию пастбищных земель в тундре. Процессам опустынивания в России подвержено от 50 до 100 млн.га (2-6% S страны) - в 20 регионах РФ. Особенно этот процесс интенсивен в Астраханской и Ростовской областях, республиках Дагестана и Калмыкии - 82% её S. В степях и пустынях распространены засолённые почвы. Это связано с тем, что в засушливом и жарком климате наблюдается не полное промывание почв осадками. В таких почвах преобладает восходящий ток воды, который приносит в верхний горизонты большое количество легкорастворимых солей, вредных для животных и растений. Засолено в России не < 5% S пашни. Среди засолённых почв различают солончаки - почвы, которые испытывают постоянное и сильное увлажнение солёными водами. При высыхании на их поверхности образуется корочка из кристаллических солей (Казахстан, Средняя. Азия, Западная. Сибирь.) Солонцы – почвы, которые содержат вредные соли только в глубоких слоях, а на поверхности они сильно выщелочены. Заболоченные почвы. Болота в России занимают 108.7 млн.га, т.е. 6.3% S земельного фонда страны. Болото – это географический ландшафт с переувлажнённой почвой, специфической болотной растительностью и болотным типом почвообразования, которое обусловливает восстановительные процессы и неполное разложение растительных остатков – накопление торфа. Заболачивание возможно только в условиях постоянного или длительного переувлажнения почвы. Болота расположены в низинах, на древнеаллювиальных равнинах, с неглубоким залеганием грунтовых вод. Залежи торфа расположены на глубине 2-4м. Торф состоит из органического вещества и золы. Болота образуются двумя путями: зарастание водоёма и заболачивание суши паводками, грунтовыми и атмосферными водами. В зависимости от водного режима, растительного покрова болота делятся на низинные, верховые и переходные. Болота – это ценные земельные угодья. После осушения на них ведётся добыча торфа. Почвы осушенных болот очень плодородны. На осушенных низинных и частично переходных болотах выращивают лес, картофель, свёклу, капусту, лён, зерновые. Их урожай 30-40ц/га. На осушенных болотах собирают хороший урожай сена, клюкву (по 1000кг с га) Кроме того, болота – это охотничьи угодья: утки, журавли, тетерева, глухари, кулики, лоси, кабаны. Болота имеют большое гидрологическое и климатическое значение. Они являются резервуарами воды, которая поддерживает > высокий уровень грунтовых вод. Имеются различные способы регулирования водного режима болот: польдерное осушение, создание водоёмов в верховьях рек, строительство водоудерживающих шлюзов. Осушение болот без должного научного обоснования может нанести большой экологический вред и ущерб хозяйству. Часть болот необходимо оставлять в естественном состоянии. Несмотря на принимаемые меры, сейчас порядка 150млн. га сельскохозяйственных угодий в России нуждаются в защите (76%). Однако этот процесс протекает очень медленно. Например, в 1990г. посадки полезащитных лесных полос сократились в 3 раза по сравнению с предыдущим периодом. В 1991г. были приняты важные законодательные документы. Среди них «Земельный кодекс РСФСР» (ЗКРФ) и Закон РФ «О плате за землю» В «ЗКРФ» определено содержание и назначение государственного земельного кадастра. Он содержит систему документов о правовом режиме земель, их распределение по землевладельцам и арендаторам, категория земель, их качественная характеристика и хозяйственная ценность. Кадастр-от слова лист, список. Земельный кадастр – это свод сведений (характеристик) о земле как средстве производства в сельском хозяйстве. Закон «о плате за землю» установил платность землевладения и землепользования в России. Формами платы за использование земли в РФ является земельный налог, арендная плата, нормативная цена земли. Недра К ресурсам недр относятся минеральные ресурсы или полезные ископаемые. По природно-хозяйственной классификации в неё входят следующие группы ресурсов: топливно-энергетические – нефть, газ, горючие сланцы, уголь, торф, U руды и др; рудные –железная и марганцевая руды, хромиты, бокситы, нефелины, медные, молибденовые, никелевые, вольфрамовые, свинцово-цинковые, оловянные, сурьмяные руды, руды благородных ( золото, серебро) и редких (литий, цезий, кадмий) металлов; горно-химическое сырьё – апатиты, фосфориты, калийная, поваренная, магнитная соли, самородная сера, барий, минеральные краски, бром и йодсодержащие растворы; горнорудное сырьё - слюда, асбест, графит, каолин, тальк, алмазы и др; нерудное сырьё – известняки, огнеупорные глины, доломиты; сырьё для производства минеральных строительных материалов – известняки, глины, пески, песчаники, кварц, кварциты и др; нерудные полезные ископаемые – яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмазы и т.д; гидроминеральные ресурсы – подземные пресные и минеральные воды. К первоочередным задачам по рациональному использованию и охране полезных ископаемых относятся: 1) полное и комплексное изучение недр; 2) > полное извлечение полезных ископаемых из недр и комплексная переработка как основных, так и сопутствующих компонентов; 3) Охрана месторождений полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров; 4) борьба с загрязнением недр при подземном хранении нефти, газа и других захоронений вредных веществ и отходов производства; 5) > полное использование в производстве вторичных ресурсов (лома, чёрных и цветных металлов), искусственных заменителей сырья (например, изделий из пластмассы). В России коренного улучшения с охраной недр не отмечено. На протяжении многих лет наблюдаются потери при подземной добыче угля (в среднем 20%), хромовых руд(25%), калийных солей (60%). Из недр извлекается не более 50% нефти. Ежегодные потери газа: > 6млрд.м3 – примерно 1/5 его суммарной добычи. При переработке минерального сырья теряется ещё больше. Например, при обогащении теряется 1/3 извлечённого из недр олова, ¼ Fe, 1/5 Cu, Ni, Li и т.д. К тому же, эти полезные компоненты, идущие в отходы, являются высокотоксичными, они поступают в поверхностные накопители и активно загрязняют ОПС. Новые технологии на предприятиях позволяют провести вторичную переработку отходов. Например, в Свердловской области проводится переработка шлаков доменного и сталеплавильного производства на нижнетагильском металлургическом комбинате, Северском и Алапаевском металлургическом заводах. Из шлаков извлекают Fe, ферромарганец, получают щебень, песок и др. строительные материалы. Например, горнодобывающими предприятиями, которые разрабатывают железорудные месторождения Курской Магнитной аномалии, > ¼ объёма вскрышных пород используется для собственных нужд: на отсыпку автомобильных дорог, балансировку железнодорожных путей, производство силикатного и керамического кирпича, гравия, молотого мела. В ОАО «Фосфорит» - Московская обл. - из вскрышных пород добыто и переработано > 400 тыс.т формовочных песков. В Пермской обасти на предприятиях АО «Уралкалий» из отходов производства выпускается техническая соль, вырабатываются рассолы для содового производства, и т.д. Однако, в целом по России дальнейшее применение в производстве находят не > 10-15% вскрышных пород. Остальная часть, а именно, 9/10 извлечённой горной массы, накапливается на поверхности земли в виде отвалов, занимая огромные площади, зачастую высокопродуктивных сельскохозяйственных угодий. Возникает актуальная задача рекультивации, т.е. искусственного восстановления нарушенных горными работами плодородных земель. S нарушенных земель у нас оценивается в 270 тыс га, ежегодно рекультивируют 50-60 тыс.га, но интенсивность работ невелика. Экологические проблемы горнодобывающего комплекса связаны также с ликвидацией и консервацией предприятий отрасли. Такие объекты остаются потенциально опасными на протяжении длительного времени. Здесь может происходить деформация земной поверхности, зданий и сооружений. Провалы, эндогенные пожары, выделение токсичных и взрывоопасных газов, подтапливание прилегающей поверхности. Поэтому большое значение имеет организация горноэкологического мониторинга на ликвидируемых объектах. Такие центры мониторинга уже созданы в кузнецком бассейне, приморском крае, Подмосковном угольном бассейне. Они проводят наблюдения за ликвидированными шахтами. Горнопромышленный комплекс превратился в настоящее время в один из самых крупных источников нарушения и загрязнения ОПС. Загрязнители так разнообразны по составу и так велико их количество, что иногда последствия для экосистем непредсказуемы. С распадом СССР месторождения Mn, Pb,Cr, Su, Ti, Hg оказались на территории бывших союзных республик, у которых Россия вынуждена закупать их на сумму 2 млрд. долл. в год. Разведанных запасов нефти России хватит на 20 - 25 лет, золота на рассыпных месторождениях (70% всей добычи) – на 3-5 лет. В Якутии в ближайшее время будут исчерпаны запасы алмазов, добываемых открытым способом. Поэтому предполагается искать их в Европейской части России. Вскоре Россия из экспортёра минерального сырья может превратиться в его импортёра. Ресурсы растительного мира Из всех типов растительного покрова наибольшее значение принадлежит лесам. Лес-это природный комплекс, биоценоз, который включает древесные, кустарниковые, травянистые растения, животных, микроорганизмы. Они находятся в тесной взаимосвязи и сами активно влияют на внешнюю среду. Россия занимает 1-е место в мире по S лесов и запасам древесины. Лесной фонд РФ > 1млн. га =1/5 всей мировой лесопокрытой S. Леса в России занимают 45% S страны, что говорит о высокой лесистости. Лесной фонд находится в федеральной собственности и подлежит учёту Федеральной службы лесного хозяйства России. По территории России леса размещаются крайне неравномерно: 80% общей S лесов - в азиатской части (Сибирь и Дальний Восток), 10% S – на Европейском Севере, около 5% S- на Урале . На долю всей остальной территории – 5% S лесов. Функции леса весьма разнообразны. Прежде всего это: 1) регулирование газового состава атмосферного воздуха, особенно его приземного слоя; 2) Леса называют лёгкими планеты. Ежегодно в результате фотосинтеза растительность поглощает до 200 млрд. т двуокиси углерода, выделяя при этом 150 млрд.т кислорода. Ежегодно в мире вырубается 20 млн.га леса, в том числе в России – около 1млн. га. Сокращение первичных лесов заменяется < продуктивными фитоценозами – лугами, пастбищами, посевами, садами. Это ведёт к увеличению в атмосфере СО2 3) Лес оказывает большое влияние на чистоту воздуха. очищая его от пыли и микроорганизмов. Например, дубовые насаждения на S в 1 га отфильтровывают своими кронами >50 т пыли в год; сосняки и ельники - >30 т и т.д.; 4) Лесонасаждения поглощают также и радиоактивные загрязнения; 5) Леса выполняют важную полезащитную функцию. Они предохраняют с/х угодья и урожай от неблагоприятных природных процессов, создают для земледелия > благоприятные микроклиматические условия, задерживают на полях влагу в период снеготаяния. 6) Велико водоохранное значение лесов. Они оказывают прямое влияние на величину испарения поверхностного и внутригодового стока, на водный баланс и гидрологический режим рек. В безлесной местности по поверхности стекает 60-80% воды, а под пологом леса - всего 7-10%; 7) Леса-источник ценнейшего сырья – древесины. Они богаты и другими ресурсами – ягоды, грибы, плоды деревьев, лекарственные травы, промысловая дичь, пастбища для скота. Запасы древесины в России - >80млрд м3, > половины приходится на спелые и перестойные насаждения. Имеющиеся запасы древесины полностью обеспечивают потребности страны в ней. Ежегодно в России заготавливают > 2 тыс.т дикорастущих плодов и ягод, 450-500 т орехов всех видов, 170-200т грибов и других продуктов леса. На продуктивность лесов большое влияние оказывают природно-климатические условия. Продуктивность лесов в России уменьшается при движении на север. Там они хуже качеством, медленно возобновляются. В средней полосе нашей страны прирост запасов древесины на 1га составляет 4м3, на Европейском Севере - 1м3, на Азиатском Севере - 0.5м3 . Среднегодовой прирост древесины в лесах России 1.3м3 на 1 га; в США – 3.1м3, в Финляндии – 2.3м3. 8) Гигиенические и эстетические свойства лесов, их рекреационное значение. S рекреационных лесов в РФ – 5млн.га 5. Основы рационального использования ПР Использование ПР должно сопровождаться их восстановлением, что возможно только для возобновляемых ПР – растительный и животный мир. Плодородие почвы строго контролируются государством, а также - вырубка лесов, охота и другие виды деятельности, которые могут нанести невосполнимый урон этим ресурсам. Лесхозы или лесничества должны следить за состоянием вверенных им лесных массивов, не допускать самовольной порубки леса и браконьерства на своей территории. Охота разрешена только в определённые сезоны при наличии лицензии. Для охраны животного и растительного мира предусмотрено создание особо охраняемых территорий: заповедники, заказники, национальные и природные парки. В заповеднике запрещается не только любая хозяйственная деятельность, но и нахождение посторонних лиц без особого разрешения. Национальный парк предназначен не только для охраны природы, но и для отдыха, поэтому на его территории могут быть выделены зоны с различным режимом охраны и заповедования. Комплексное использование ПР должно осуществляться в первую очередь для исчерпаемых ПР, т.е. для полезных ископаемых. При использовании ПР можно выделить 2 тенденции: 1)использование одних и тех же ресурсов в разных отраслях хозяйства; 2) более полное извлечение ресурсов на стадии добычи. Например, отходами ТЭС являются зола и шлаки. Они могут применяться в качестве строительного материала. Гранулированные доменные шлаки являются прекрасным материалом для дорожного строительства, в смеси с вязким битумом они успешно заменяют асфальтовые смеси, причём их возможно укладывать даже на влажное основание. Битумошлаковые покрытия дорог в 2.5 раза дешевле асфальтобетонных. Отходы многих промышленных производств, в том числе шлаки металлургической промышленности, каменноугольные и буроугольные золы, отходы бумажной промышленности могут использоваться в сельском хозяйстве для известкования кислых почв. Рациональное использование – это совокупность форм и методов комплексного использования и возобновления лесных хозяйств. Оно включает промышленную переработку лесных ресурсов (заготовка древесины, деревообработка, целлюлозно-бумажная и химическое производство). Промышленное значение лесов определяется их качеством. Наиболее ценные – хвойные породы спелых возрастов (80-100лет. В России 40% всей лесопокрытой S располагается главным образом в Азиатской части. Основная масса древесины заготавливается применением сплошных рубок. Это эффективно, если лес весь спелый, одного возраста. Если возраст разный и есть молодняк, то нарушается процесс лесовосстановления. Тогда нужен переход к выборочным рубкам леса. В таком случае сводится < 30-40% древостоя а лес сохраняется, формируется многоярусность большой продуктивности. Для этого нужна специальная техника, которой нет, а также сеть лесовозных дорог. Значительный урон наносят пожары. Ежегодно на территории России происходит 20-25 тыс. пожаров. Из них половина приходится на регионы Сибири и Дальнего Востока. Основная причина – нарушение правил безопасности ( >80%) Большой урон лесам наносят насекомые-вредители и болезни. Ежегодно очаги охватывают S в 2-4 млн. га. В Центральном районе на долю именно этого фактора в 1999г. приходилось 1/3 погибших лесов. Значительно антропогенное воздействие (промышленные выбросы, радиоактивное загрязнение и др.) Большая S лесного фонда подверглась радиоактивному загрязнению в результате Чернобыльской катастрофы, когда было повреждено около 3.5 млн.га. Леса относятся к исчерпаемым, но возобновимым ресурсам. Лесовосстановление - главная задача. На восстановление и охрану лесных ресурсов выделено 170 млн. руб. или 1.5% от объёма инвестиций в ООС и рациональное использование природных ресурсов. Этого очень недостаточно. Воспроизводство лесов может быть естественным, искусственным и комбинированным. Естественное воспроизводство – процесс образования новых поколений экосистем естественным путём, может быть стихийным, как процесс самовозобновления, Это пассивная форма воспроизводства. Может быть регулируемым – активная форма возобновления (выборочная рубка, мероприятия по сохранению прироста, и т.д.) Искусственное воспроизводство выражается в том, что семена растения или их части вводятся в почву не природой, а человеком (посев, посадка, интродукция растений). Комбинированное возобновление - сочетание искусственного и естественного воспроизводства на одном участке. Например, сосновый лес может быть вытеснен берёзой в результате стихийного естественного воспроизводства. Поэтому необходимо своевременное вмешательство лесовода в этот процесс. Проблемы использования и воспроизводства животного мира. Почти во всех экосистемах животные по числу видов преобладают над растительными, хотя биомасса их во много раз <. Велика роль животных в экосистемах. Она включает перерабатку растительного опада, мёртвого органического вещества (трупов, экскрементов), участие в процессах почвообразования. Например, дождевые черви перерабатывают всю массу почвы до глубины 20см, сурки на S в 1 га выносят на поверхность до 100м3 земли и >, а крот - до 500 кг. Многие животные распространяют семена растений, способствуют их возобновлению, опыляют их. Хищники регулируют численность фитофагов (саранчовые, гусеницы, колорадский жук, козы, заяц-русак, мышь – полёвка, белки-летяги, олень благородный), являются санитарами, уничтожая слабых и больных животных, оздоровляют популяции многих видов. Деление животных на полезных и вредных весьма относительно, ибо даже общепризнанные вредители оказываются не всегда опасными для природных экосистем. Например, при частичном повреждении дуба зелёной листовёрткой резко меняется подпологовая среда леса, к почве проникает > тепла, света, осадков. Животные приносят человеку большую пользу. Они служат пищей, дают одежду, лекарственное сырьё. Мясную продукцию дают 20 видов диких животных (особенно лоси, косули, северные олени, сайгаки, кабаны), 7 видов боровой (бор) дичи (рябчики, тетерева-косачи, глухари, белая куропатка и др.) На рынках высоко ценятся шкурки соболей, чернобурых лисиц, бобров, горностаев, белок и др. К началу ХХв. резко сократились запасы пушных и других зверей; на грани полного истребления оказались соболь, калан, речной бобр, морской котик, выхухоль, белый медведь, уссурийский тигр,; среди копытных – зубр, пятнистый олень, сайгак, кулан и др. Резко снизилась численность лося, косули, кабана. Из-за ухудшения лишайниково-ягельных кормовых угодий и неконтролируемого отстрела произошло сокращение ареала и численности стад северного оленя. Вырубка хвойных привела к сокращению численности белки; ухудшение условий обитания и снижению численности и добычи зайцев-русаков и беляков. Основная их ценность - мясо. Вес русаков в Башкортостане достигает 7 кг. Используются их шкурки, шерсть для изготовления фетровых тканей. Необходимо рациональное использование диких животных: хорошо и своевременно организовать учёт численности животных, определять их оптимальную плотность, управлять динамикой численности, устанавливать научно обоснованные сроки и количество отстрела. Это всё позволит сохранить диких животных для будущего поколения людей. Продолжаются работы по одомашниванию животных. Например, лось может стать мясо-молочным и вьючным домашним животным. В седле лось может нести до 80-120 кг, а запряжённый в сани – 300-400 кг. Лосихи хорошо доятся и могут давать 450 л молока 10%-ной жирности. Лосеферма Печоро-Илычского заповедника показала полную возможность приручения лосей. Ведутся работы по одомашниванию антилопы канны, мускусного овцебыка, и др. Успешно поддаются разведению многие виды птиц: фазаны, серые куропатки, перепела, страусы, дикие утки. Часть птиц выпускается на волю для одичания. Птиц широко используют для борьбы с вредителями степного и лесного хозяйств. В эксплуатируемых лесах снижается численность рябчиков, глухарей, куропаток и др. видов, т.к. птицы лишаются там токовищ и мест гнездования. Вследствие сплошной распашки степей и уничтожения островных лесов, колков и кустарников уменьшается число ценных видов степной дичи – дроф, стрепетов, перепёлок, а также водоплавающей дичи. Необходима борьба с браконьерством. На земном шаре 1млн. видов насекомых. Их делят на полезных и вредных. Вредных насекомых очень много. Особенно большой вред приносят рестениеядные (фитофаги) и кровососы – причиняют большой вред человеку и животным, питаясь их кровью, переносят заразные заболевания. Таковы постельный клоп, малярийный комар, кровососущие мошки (гнус), вши, клещи, оводы, слепни. Большая группа насекомых истребляет запасы и уничтожает жилища человека. Так, жуки-кожееды питаются салом, ветчиной, хлебными изделиями, рыбой и др. Они же повреждают кожу и ткани. Жуки из семейства точильщиков уничтожают бумагу и книги, ботанические коллекции. В зерне и муке поселяется мучной хрущак и амбарный долгоносик. Деревянные здания и мебель разрушают жуки-точильщики, домовой усач и др. Полезные насекомые делятся на приносящих прямую пользу и косвенную. Прямую приносят насекомые, используемые для получения мёда (пчёлы), шёлка (гусеницы бабочек-шелкопрядов), лаков и красок (личинки лакового червеца). Для лечебных целей – продукты пчёл, спиртовые вытяжки из муравьёв, в пищу (некоторые саранчовые) в качестве корма (личинки майских жуков). Косвенно – полезные насекомые – опылители -20тыс. видов пчёл и шмелей; истребители вредных насекомых (например, рыжих лесных муравьёв), истребители сорных растений – «санитары» Причиной исчезновения биологического вида является не столько сознательное истребление его человеком, сколько захват или уничтожение его экологической ниши. В мире ежегодно незаметно исчезают многие сотни видов мелких животных и растений, а другие оказываются на грани вымирания, не потому, что их уничтожили, а потому, что им стало негде жить и нечего есть. Поэтому сохранение целых природных биогеоценозов - это необходимое условие сохранения генофонда Земли. Такой подход можно назвать экосистемным методом. Он особенно важен ещё и потому, что позволяет сохранить и те виды, о которых нам ничего не известно. А таких видов очень много, особенно в тропиках. По некоторым оценкам науке известно не больше 30% обитающих на Земле биологических видов. Следовательно, чтобы сохранить генофонд биосферы, нужно сохранить в первоначальном ненарушенном виде как можно > площадей при минимальном антропогенном воздействии, т.е. в виде заповедников, национальных парков, заказников. Другое назначение этих особо охраняемых территорий (ООТ) – служить ценнейшими зонами отдыха и быть резервом возобновимых ресурсов (для будущего). Наиболее важной формой ООТ являются заповедники В мире сейчас существует > 2 тыс заповедников. Главное требование: S не < 400тыс. га После восстановления редких популяций заповедник становится центром расселения вида в подходящих ареалах. Например, в России было успешно проведено расселение бобров из Воронежского заповедника, выхухоли – из Хопёрского заповедника, зубра – из Беловежской Пущи. Другая функция заповедников: научные исследования и наблюдения за живыми организмами в их естественной среде обитания. Особую роль играют биосферные заповедники, задача которых - сохранение биоты и определённого ландшафта в целом. Наблюдения в них проводятся по единым методикам, составленным ЮНЕП – программой ООН при ООС. Всего в мире около 300 больших заповедников, из них 11 в России. Национальные парки отличаются от заповедников тем, что они открыты для свободного посещения. Там могут быть выделены свободные зоны, а на остальных территориях прокладываются туристические тропы и образуются места для стоянок. Первый в мире Национальный парк. – Йеллоустонский в США- учреждён в 1872г. Сейчас в мире > 1000 национальных парков в 120 странах. Среди них наиболее знаменит парк Серегенти в Танзании, S в 1.3млн.га. Он даёт приют 1.5млн. копытных, слонов и хищных. Ресурсы океана. Мировой океан – это непрерывная водная оболочка Земли, она окружает материки и острова и обладает общностью солевого состава. S около 361.26млн.км2 (около 70.8% земной поверхности). Делится материками на 4 части: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый океаны. В настоящее время многими учёными выделяется пятый океан – Южный который, объединяет все южные части океанов вдоль Антарктиды. Эти воды обладают общими свойствами температуры, солёности, ледовитости. Даже циркуляция атмосферы носит свои общие черты. Водная масса – это большой объём воды, который длительное время сохраняет относительную однородность основных физических, химических и биологических характеристик, сформированных в определённых географических районах океана. Когда водные массы переносятся из района формирования в другие районы, они постепенно трансформируются. Выделяются воды поверхностные до глубины 150-200м, подповерхностные – от 400 до 1500м, глубинные – до 2500-3000м, придонные - >3000м. 76% объёма вод составляют глубинные и донные, t которых ниже среднеокеанической. Амплитуда средней t всего океана- 3.8ºС Плотность воды в 800 раз > плотности воздуха, а удельная теплоёмкость – в 4 раза. Теплозапас всего лишь 3-х метрового слоя океана равен теплоемкости всей атмосферы. Однако скорость преобразования энергии в атмосфере во много раз превышает скорость энергопереходов в океане. В системе океан-атмосфера океан служит инерционной средой, медленно накапливающей изменения. Атмосфера же представляет собой нестационарную часть, глобальная долгопериодная устойчивость которой поддерживается океаном. Отсюда учёные пришли к выводу об активной климатоформирующей роли вод Мирового океана. Океан используется как источник продовольствия. Со дна океана извлекаются полезные ископаеме, он изрезан огромной невидимой сетью морских путей. Около ¼ белков животного происхождения в рационе человека составляют дары моря – рыба, ракообразные и моллюски. Ещё около 1/20 нашего белкового рациона составляет мясо, полученное за счёт скармливания скоту рыбной муки. Этот источник белков намного богаче говядины, яиц, птицы. Океан даёт в 8 раз > продуктов питания, чем пресноводные водоёмы. Основная жизнь в океане – на шельфе и в мелководных морях. Открытый океан представляет собой полупустыню. Широко бытовало мнение, что пищевые ресурсы мирового океана не ограничены и продовольственная проблема может быть решена за их счёт. Так думали потому, что считали: ресурсы континентального шельфа равны ресурсам открытого океана. К тому же не учитывалась нагрузка на шельф. И уже в 70-е годы улов не вырос, несмотря на увеличение рыболовного флота. Рыбы вылавливалось слишком много и её почти не оставалось для увеличения популяций и воспроизводства. В следующие 30 лет улов вырос всего на 30%, а потребление рыбы и морепродуктов на душу населения резко упало. Сильно сократились популяции ценных пород – лосось, треска, атлантическая сельдь. Значительный вклад в этот спад внесла экологическая катастрофа, которая разразилась у берегов Перу. В зоне апвеллинга у западных берегов Южной Америки образуются благоприятные условия для бурного роста морской биоты. С середины 50-х годов ХХ в. здесь стало быстро развиваться рыболовство – анчоусы. В 1965-1971г.г. было 1/5 мирового улова. Учёные продовольственной и сельскохозяйственной программ ООН предупреждали, что вылов анчоусов значительно превышает допустимый уровень. Дело в том, что по неизвестным пока причинам направление ветров над Тихим океаном иногда меняется, при этом апвеллинг у берегов Перу прекращается. Это явление называется Эль-Ниньо. С приходом Эль-Ниньо резко падает концентрация планктона, а вслед за ней сокращается и способность популяций анчоусов к воспроизводству. В 1972г. из-за чрезмерного вылова популяция анчоусов не смогла восстановиться, и уловы уменьшились сначала в 5, а затем и в 10 раз. Одновременно от голода погибла масса морских птиц и хищных рыб. Страна понесла огромные убытки, природа ещё >. Примерно в это же время из-за хищнического лова произошла деградация популяции голубого тунца в Западной Атлантике. Уничтожению морской фауны способствует повышение добычи нефти на континентальном шельфе и большая транспортная нагрузка на океан. Бурение тысяч разведывательных скважин ведётся как раз на местах нереста. При авариях нефтяных платформ и нефтеналивных танкеров в море попадает огромное количество нефти, что ведёт к гибели морских животных и птиц на больших площадях. Кроме того, стремясь сэкономить деньги, недобросовестные судовладельцы занимаются промывкой танкеров, отводя суда подальше от берега, чтобы их не могли поймать полицейские и охранные службы. Значительный ущерб шельфовым экосистемам наносят и загрязнения, поступающие с континента. Разорение и загрязнение мирового океана – одна из острых проблем, плохо решаемых до сих пор. Основные загрязнители окружающей природной среды. Выделяют естественные и антропогенные загрязнения. Первые возникают в результате природных катастрофических процессов, вторые подразделяют на локальные и глобальные. Локальные связаны с городами и промышленными районами, глобальные влияют на биосферные процессы в целом на Земле и распространяются на огромные расстояния., но возникают в результате деятельности человека. Энергетика имеет глобальный характер. Тепловая энергетика – особенно сильное загрязнение при сжигании угля. Особую опасность представляют выбросы окислов углерода, серы и азота. Попавший в атмосферу СО2 остаётся в ней 2-4 года. За это время он повсеместно распространяется по земной поверхности, токсически действует на живые организмы и способен поглощать инфракрасные лучи. Именно выбросы СО2 определяют потепление климата. Наиболее экологически чистым видом топлива является природный газ. При его сжигании существенно сокращаются объёмы сернистых соединений, отсутствуют выбросы твёрдых частиц. Поэтому программа России до 2010 г. предусматривает возрастание доли газа в структуре используемого топлива. Однако утечка метана при транспортировке газа может быть большой, а метан вызывает парниковый эффект. Существует ряд способов уменьшения вредного воздействия тепловых станций (ТЭС). Например, очистка топлива. Радиус воздействия ТЭС на ОПС велик в зависимости от высоты трубы, а потому особенности воздействия метеорологической ситуации изменяются. При h трубы до 300м, R приближается к 50км. ТЭС является крупным потребителем водных ресурсов. Основной расход воды связан с охлаждением турбогенератора – около 3 л воды на каждый кВт/час. Сбрасываемые сточные воды имеют повышенную t и приводят к тепловому загрязнению. Тепловое загрязнение водоёмов ведёт к изменению биоты > чем в 1.5 раза. Увеличивается биологическая потребность кислорода (БПК), растёт количество основных форм азота ( аммиак, нитраты, нитриты). Высокие t водоёма способствуют росту микроорганизмов, ухудшению эпидемиологической обстановки. Для уменьшения теплового загрязнения крупных водных систем используют подводные брызгальные устройства, отвод тёплых вод на большую глубину, искусственную аэрацию водоёмов. Принятые санитарные нормы допускают подъём t водоёма не > чем на 5º зимой и 3º летом. Сооружение ТЭС приводит к существенному изъятию земельных ресурсов – большие площади отводятся под склады топлива, для хранения золы и шлака. Золоотвалы способствуют развитию эрозии, уменьшению плодородия сельскохозяйственных земель. Атомная энергетика. АЭС имеют ряд преимуществ. На АЭС используется в высшей степени концентрированное и транспортабельное топливо – урановые тепловыделяющие элементы. При расходе 1кг U выделяется теплота, эквивалентная сжиганию 2.5 тыс.т угля лучших марок. Эта характерная особенность исключает зависимость АЭС от топливного фактора и обеспечивает наибольшую маневренность размещения. АЭС ориентированы на потребителя в районах, где топливно-энергетичяеские ресурсы ограничены. АЭС не выбрасывают СО, SO2, NO. Выбросы радиоактивных элементов при нормальной работе ядерных установок невелики. В атмосферу попадают в основном инертные радиоактивные газы. Но есть и существенные недостатки: 1) АЭС для охлаждения реактора требуется в 1.5 раза > H2O, чем ТЭС. Поэтому и тепловое загрязнение водоёмов намного сильнее. Более существенным является изъятие земель для строительства прудов - охладителей санитарно-защитных зон; 2) Проблемой является хранение твёрдых и жидких радиоактивных отходов. Объём твёрдых отходов ежегодно достигает 2000-3000м3 Основной вид отходов – отработанное топливо – ТВЭЛы – тепловыделяющие элементы. Ежегодно на станции заменяют до 1/3 действующих ТВЭЛов новыми. Как правило, > часть твёрдых и жидких отходов хранится в специально оборудованных хранилищах – на станциях. АЭС рассчитаны примерно на 30 лет работы. Затем её нужно демонтировать и все технологии демонтажа должны приводить к « зеленой площадке», т.е. к полной очистке территории для последующего неограниченного использования; 3) В случае аварии АЭС становится источником повышенной опасности для территории и особенно для человека. Заслуживает внимания авария в США –«Три майл Айленд» -28 марта 1979г. Во время аварии на блоке втором «Три майл Айленд», в отличие от Чернобыльской АЭС, практически все радиоактивные материалы были удержаны в защитной оболочке. Таким образом, ни персонал, ни население не подверглись недопустимому облучению. Авариями века в России считаются Кыштымская и Чернобыльская. Кыштымская авария (В Челябинске) - 29 сентября 1957 г. в 16ч.20мин. по местному времени на радиохимическом заводе по выделению плутония. Взорвалась одна из ёмкостей - хранилищ высокоактивных отходов. Взрыв разрушил ёмкость из нержавеющей стали, содержащую 70-80т отходов. Эта ёмкость находилась в бетонном каньоне на глубине 8.2м. Взрыв сорвал и отбросил бетонную плиту перекрытия каньона на 25м. В ёмкости хранились радиоактивные отходы. Значительная их часть была поднята на высоту до 1км. Остальную часть отходов взрыв разбросал вокруг ёмкости. В результате образовалось огромное радиоактивное облако, которое перемещалось в северо-северо-восточном направлении. Оно стало радиоактивным загрязнителем Челябинской, Свердловской и Тюменской областей. Это загрязнение территории впоследствии получило название: Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС) В чём причины аварии? Их несколько. Неправильное хранение высокоактивных отходов, измерительные приборы в комплексе емкостей-хранилищ пришли в неудовлетворительное состояние, ремонт их в рабочем состоянии был невозможен; нарушались цикл и условия охлаждения. Не существовало практики крупномасштабных аварийно -_спасательных работ, недостаток научных знаний о поведении радионуклидов в возникшей радиоактивной опасности. В ликвидации последствий аварии принимали участие персонал оборонного предприятия и значительная часть населения закрытого города, а также медицинские работники ряда крупных городов России. Восстановление промышленных и хозяйственных объектов, дорог, очищение водоёмов, почв, растительного покрова и животных были весьма тяжёлыми и дорогими. Авария на Чернобыльской АЭС по Международной шкале опасности была самой крупной аварией – глобальная катастрофа. Затронула всё северное полушарие. Особенно пострадали территории Белоруссии (Гомельская, Могилёвская области), Украины (Киевская обл.), ряд областей России, особенно Брянская. Около 400тыс. человек участвовало в ликвидации последствий аварии на ЧАЭС, >7тыс ликвидаторов умерли или покончили с жизнью, 30 тыс стали инвалидами. Полмиллиона человек живёт на заражённых территориях. Точных сведений о количестве облучённых так и не существует, как нет и однозначных прогнозов у учёных о возможных генетических последствиях влияния радиации. Самые плохие прогнозы отечественных и зарубежных специалистов меркнут перед жестокой реальностью. Под влиянием малых доз радиации в Киеве количество онкологических заболеваний увеличилось в 20 раз. В особенно тяжелом положении оказались дети. Здоровы лишь 11 детей из 1 тыс. После 1992г. на Украине родилось 146 тыс., из них 272 младенца - с аномалиями в развитии. Площадь территории, загрязнённой свыше 5 кюри/км2 цезием – 137, составляет > 28 тыс. км2 Такого ещё не было никогда. Российская атомная энергетика возникла 27 июня 1957г., когда была пущена Обнинская атомная электростанция, первая в стране и в мире, мощностью всего лишь 5МВт (закрыта в апреле 2002г). Авария на ЧАЭС породила своего рода синдром, который ещё долго будет жить в сознании многих жителей России, Украины, Белоруссии и соседних европейских стран. Чернобыльская авария изменила отношение к атомной энергетике как к совершенно чистой и безопасной. Развитие атомной энергетики в РФ теперь нацелена на: обеспечение безопасности действующих АЭС, их техническое перевооружение, использование новых типов реакторов. В России в настоящее время эксплуатируются ядерные реакторы 4-х типов. Наиболее распространены реакторы ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор) Первый контур – радиоактивный. Теплоносителем и одновременно замедлителем нейтронов здесь служит обыкновенная вода с содержанием бора. Давление воды в корпусе реактора очень большое - свыше 150 атмосфер, поэтому она не кипит. T воды на входе в реактор = 289ºС, а на выходе из реактора – 320º С Реактор – это вертикальный цилиндрический сосуд из высокопрочной теплоустойчивой хромо-молибденовой стали с нержавеющей наплавкой. Внутри реактора идёт управляемая цепная реакция. Реактор установлен в бетонной шахте, обеспечивающей надежное крепление его и защиту. Второй контур – нерадиоактивный. Теплоноситель первого контура отдает тепло воде второго контура. Насыщенный пар под давлением в 6 атмосфер подаётся в сборный паропровод и направляется к турбоустановке, которая приводит во вращение электрогенератор. В России действуют 15 энергоблоков с реакторами ВВЭР, последним из них в декабре 2004г. был пущен третий энергоблок Калининской АЭС Менее популярны реакторы РБМК (реактор большой мощности канальный). Они самые мощные, но и наиболее уязвимые с точки зрения безопасности. Для замедления цепной реакции в реакторах РБМК применяются графитовые стержни, время от времени опускающиеся в активную зону. Работы над такими реакторами были начаты в 1963г., первый такой энергоблок был пущен в 1973г. на Ленинградской АЭС. Авария на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС – 26 апреля 1986г. – заставила пересмотреть требования к безопасности реакторов РБМК. Сегодня на АЭС России действуют 11 энергоблоков такого типа. Реакторами такого типа оборудованы Белоярская АЭС, Билибинская АТЭЦ (атомная теплоэлектроцентраль, поставляющая городу Билибино не только электроэнергию, но и тепло) Конструкция любого реактора предусматривает надёжную систему обеспечения безопасности: автоматическую остановку при нарушениях в работе основного оборудования; построение систем безопасности на трёх уровнях. Независимо друг от друга, наличие герметичной оболочки, где расположено всё реакторное оборудование, реакторная установка имеет способность к саморегуляции: при повышении t автоматически снижается интенсивность цепной реакции. В России действуют 10 АЭС, расположенных в 10 субъектах Федерации. После периода застоя, связанного с началом Чернобыльской катастрофы, и мощной волной протеста экологических движений, а затем с распадом СССР и нехваткой средств, отрасль постепенно возрождается и начинает приобретать перспективы. В ближайшие годы планируется ввод в эксплуатацию новых энергоблоков на Курской, Балаковской, Волгодонской, Белоярской АЭС. Реанимированы проекты строительства Татарской, Башкирской и Южно-Уральской АЭС. На базе Сибирского химического комбината в закрытом городе Северск Томской области, уже имеющем ядерные реакторы, в 2012 г. предполагается начать строительство Сибирской АЭС с 2-мя реакторами ВВЭР-1000. Срок работ реакторов 30 лет. Наиболее старые из действующих энергоблоков должны прекратить работу в 2000г, но после обследования специалистами их сроки эксплуатации были продлены ещё на 15лет.- до 2016-2017гг; для 3-го и 4-го энергоблоков Воронежской АЭС - до 2019-2020гг.; для блоков Билибинской АТЭЦ и др. – также до 2020г. В результате установленная N АЭС России в ближайшее время будет увеличиваться до 31тыс. МВт Заслуживает внимания вариант, который предложили петербургские учёные из КБ «Малахит». Они разработали проект подземных станций на базе реакторов атомных подводных лодок. Погруженная на глубину 100м под землю АЭС при любой аварии не дает выброс радиации на поверхность. Да и реактор для подлодок надёжнее чернобыльских. Найдутся ли деньги на реализацию Петербургских проектировщиков, пока не ясно. Гидроэнергетика. ГЭС не загрязняют ни воздушный, ни водный бассейны. Основное отрицательное воздействие – водохранилища с S зеркала в тыс. км2 и объёмом в десятки и сотни км3. Это приводит к потере ценных сельскохозяйственных земель, лесов, месторождений полезных ископаемых. Изменяются ландшафты речных долин выше и ниже гидроузлов. Подпоры резко меняют гидрологические режимы рек, речные условия сменяются озёрными. Снижается скорость течения, повышается частота ветровых волн, усиливается переработка берегов. Мощные гидроэнергетические сооружения несут потенциальную опасность крупных катастроф. Нетрадиционные источники энергии составляют < 1% Характерно: малая плотность потоков энергии и создание громоздких дорогостоящих установок. Кроме того - солнце и ветер - источники энергии непостоянные. Воздействие на ОС оказывают также высоковольтные линии электропередач. Вокруг них – сильное электромагнитное поле. Может действовать, например, на насекомых. ЛЭП изменяют традиционные пути рыб (если проходят через реки). Медицинские исследования показывают, что имеется вероятность заболевания раком и лейкемией детей, проживающих вблизи высоковольтных линий электропередачи. Природные стихийные бедствия создают сложную экологическую ситуацию. Только в 1991 и 1992гг. в России, к примеру, было зарегистрировано 355 природных катастроф, в результате которых пострадали 7876 человек, из них 198-погибли. Большую опасность представляют землетрясения, смерчи, ураганы, наводнения. Из всего этого выход: основной путь – переход России на модель устойчивого развития. Он принят многими странами мира, в том числе и Россией. Реализация модели позволит решить многие проблемы, в т.ч. сохранение ОПС, охрану и рациональное использование природных ресурсов. 5. 6.Формы взаимодействия общества и природы. Оптимизация отношений между условиями жизни общества и его социально- экономическим развитием. Взаимодействие человека с ОПС протекает в разных формах и с разной интенсивностью на всех этапах исторического развития. Можно выделить несколько направлений такого развития: 1) изъятие веществ и энергии из природной среды – добыча полезных ископаемых, вырубка лесов и т.д; 2) Привнесение в ПС веществ и энергии, ранее не существовавших в природе, либо они существовали, но их было совсем немного (использование недр для захоронения отходов, выбросы пром-х предприятий) 3) преобразование природных объектов – мелиорация земель, искусственные водоёмы,; 4) охрана используемых ПО и ОС в целом. На первых этапах развития человечества взаимодействие человека с природой отличалось приспособлением к среде обитания и эксплуатацией или изъятием ПР. Человек использовал те ресурсы, которые можно было использовать без технических средств. Охотничье – собирательное хозяйство позволило человеку освоить землю. Однако наступил такой этап, когда численность людей стала >, чем природа могла прокормить. Истребление животных, уничтожение съедобных растений вместе с ростом населения привели к нехватке пищи, голоду, смертности и резкому сокращению численности людей. Это был первый в истории человечества экологический кризис. Его называют кризисом консументов. Но человек наделён разумом и нашёл выход из положения. Он сумел вкорне изменить формы своего существования, совершив первую экологическую революцию, которую называют сельскохозяйственной Проявление земледелия породило оседлую цивилизацию, из которой выросло наше современное общество. Человек стал совершенствовать методы ведения сельского хозяйства, активнее вмешиваться в природу. Развитие земледелия, растениеводства привело человека к благополучию, а затем и к новым угрозам гибели, которые он сам же и создал: к рукотворным пустыням. Немало опустыненных земель породило поливное земледелие, что привело к засолению почв. Например, чрезмерно интенсивная эксплуатация почв подорвала благосостояние народностей древних кхмеров, могущественной цивилизации майя. Это был кризис поливного земледелия. К началу н. э. немалые площади земель планеты были уже истощены, большие площади лесов были сведены на территории Европы, Америки и Канады. Леса сводились для посевов и пастбищ, отопления и строительства. Например, знаменитые ливанские кедры ушли на строительство Иерусалима, зато все последующие поколения живут среди бесплодных песков. Вырубались леса для кораблестроения и производства древесного угля для зарождающейся металлургии. Основным способом преобразования вещества для человека стал труд, а основными источниками энергии служат продукты фотосинтеза прошлых эпох – горючие ископаемые. Труд сделал человека независимым и его действия пошли вразрез с природными процессами. Человек может оказывать на природу воздействие: механическое, физическое, химическое, биологическое, социальное. Например, за последнее время замечено интенсивное накопление в атмосфере Земли углекислоты. За последние 50 лет её содержание возросло на 15%, в дальнейшем поднимется на 25% Для добычи энергии люди сжигают углеродистые вещества, которые растения синтезировали в течение прошлых эпох, а затем они были захоронены в земных слоях. Следовательно, сжигая топливо, ЛЮДИ КАК БЫ РАСКРУЧИВАЮТ ПРОЦЕСС ЭВОЛЮЦИИ ПЛАНЕТЫ в обратном направлении и, как полагают некоторые специалисты, по составу атмосферы мы движемся к той эпохе, когда растительная жизнь только начиналась и атмосфера была богата углекислотой. Качественное многообразие воздействия людей на природу непрерывно растёт, а количественный эффект намного превосходит эффект воздействия природных процессов. Например, вулканы на Земле ежегодно выбрасывают на поверхность около 3млрд.т вещества, а современное горнодобывающее производство извлекает из недр земных около 10 млрд.т полезных ископаемых и около 100 млрд т попутной породы. Как видим, превышение > чем в 30 раз. И ещё одна черта современного производства – необычайнвя расточительность в отношении ПР. Так, в индустриальном производстве соотношение исходного сырья и конечного полезного продукта примерно 2%. Остальные 98% вещества идут в отвалы, отбросы, стоки. Такое соотношение очень вредно по своим последствиям, особенно если учесть, что значительная часть отходов производства или токсична, или трудно разложима ( пластмассы, синтетические моющие средствва). По мере того как происходило ускорение темпов индустриального развития и масштабы их стали глобальными, механизмы природной регуляции стали давать срывы. К тому же развитие химии позволило шире использовать искусственно синтезированные вещества, которые весьма необычны для природы. Для большинства синтетических веществ в природе не существует микроорганизмов, которые способны их усваивать. Даже такие вещества, с которыми природа раньше справлялась - нефть, натуральные отходы - в комплексе с новыми компонентами и в условиях ускоренного развития они оказались избыточными для естественных условий и создают опасность всё большего загрязнения ОС. Таким образом, можно с полным основанием сказать. Что помимо геологического и биологического круговорота вещества и энергии в природе, за время развития общества возник и становится всё > мощным третий основной круговорот – антропогенный или техногенный. Он растёт стремительно и связан с процессами, которые привели к изменениям лика Земли за короткий отрезок времени. Этот круговорот содержит соединения, прежде не имевшие места в природе и процессы, скорость протекания которых значительно выше естественных. Кроме того этот круговорот пока в целом не упорядочен и разомкнут во многих звеньях. До сих пор антропологический. круговорот шел стихийно, как говорится, снизу. На протяжении исторического периода возникали сначала стойбища людей, затем селения, города, строились предприятия, затем заводы, развивались средства сообщения. И дело здесь в том, что в условиях современного научно-технического прогресса темпы естественного восстановления природных комплексов и ПР не поспевают за темпами их использования человеком. То, что раньше перекладывалось на плечи природы – утилизация производственных отходов и воссоздание естественных условий – должно теперь выполняться самими людьми. Поэтому возникла задача искусственного воспроизводства ПР и даже целых природных ландшафтов. Возник новый вид созидательной деятельности человека, который называется природотворчеством Добыча полезных ископаемых - один из наиболее важных видов взаимодействия человека и природной среды, где человек выступает как мощный фактор преобразования лика планеты. В течение ХХ в. в структуре топлива и энергии произошли очень большие изменения. На смену угольному этапу пришёл нефтегазовый этап. По мере роста населения потребление энергии всё время возрастает. (в феврале 2006г. родился 6,5 млрд житель планеты) Годовое потребление энергетических ресурсов мира возросли с 950 млн.т условного топлива в 1900г. до 23млрд.т, т.е. в 25 раз. (2001). Мировые разведанные запасы нефти оцениваются в 130-150 трлн.т; угля - в 1.0-1.2 трлн.т; природного газа – 140-150 трлн.м3 Увеличивается не только суммарное потребление энергии, но и энерговооружённость каждого жителя планеты, т.е. производство энергии на душу населения, которое за 100 лет выросло в 7.5 раз. Этот показатель отражает увеличение уровня жизни. Другие виды полезных ископаемых: руды железа, цветных металлов, нерудные полезные ископаемые (калийные соли, известняк и т.д.) сконцентрированы в определённых точках планеты. Геологические запасы железных руд в земной коре составляют 3-3.5 трлн.т. Мировые запасы Fe в недрах, доступных для извлечения, оцениваются в 400 млрд.т, из них разведанных – 135 млрд.т За свою историю человек выплавил 20 млрд.т Fe. Запасы некоторых цветных металлов (Vo,Mo,Cu, Pb, олово) будут исчерпаны уже в ближайшие 20-30лет. Процесс добычи некоторых полезных ископаемых не только ускоряется, но и расширяется. Если на заре производства человек добывал из земли только Fe и Cu, немного Ag и Au, то сейчас он добывает практически все элементы. Добыча цветных металлов всё время увеличивается, мировая выплавка меди составляет сейчас примерно 10 млн.т в год, а разведанные запасы Cu, доступные для извлечения, составляют 270млн.,то потребление водных ресурсов по сравнению с 1900г. выросло почти в 11 раз. Радиоактивные продукты в стратосфере могут находиться от 3 до9 лет, а в нижележащих слоях атмосферы – до 3 месяцев. Основное кол-во радиоактивных веществ поступает на Землю с атмосферными осадками, Дале радиоактивные вещества переносятся водными потоками, подвижными организмами, особенно рыбами и птицами. Последние способны поглощать из среды радиоизотопы и избирательно концентрировать их в своих органах, что приводит к внутреннему облучению. Аварии или происшествия на грани аварии имели место на АЭС в ФРГ, США, Великобритании. Важнейшими по степени опасности для человека являются следующие изотопы: иридий 131 – для щитовидной железы, стронций 89 и стронций 90 – для костей, цезий 137 - для мышц. Например, радиоактивный цезий был обнаружен в организме лапландцев и эскимосов, в 10 – 100 раз больше его содержания, чем у обитателей умеренных широт. Дело в том, что Ce (цезий) после выпадения из атмосферы, накапливается в лишайниках, а северные олени карибу питаются главным образом лишайниками, а эскимосы и лопари употребляют мясо этих животных в пищу. В конце 1989г. в СССР было опубликовано сообщение Комиссии, которая изучала последствия проводившихся в 1950-1960гг. испытаний атомной бомбы на Чукотке. Чукчи также живут за счёт оленей, питающихся лишайниками, которые аккумулируют радиоактивность. Плохое состояние чукчей объясняют произошедшим тогда радиоактивным загрязнением: почти 100% из них больны туберкулёзом, 60% -хроническими лёгочными заболеваниями, сильно повысилась заболеваемость раком. Например, смертность от рака пищевода на Чукотке самая высокая в мире, а частота заболеваний раком печени в 10 раз выше, чем в среднем по стране. Средняя продолжительность жизни чукчей 45 лет, смертность новорождённых 7-10% Минздрав определил предельно допустимый уровень облучения для населения на всю жизнь: 35 бэр за 70лет (0.5бэр *70лет= 35бэр) Радиационный фон в средней полосе России с учётом естественной радиации составляет 10-20 мкР/ч., N излучения цветного телевизора 30-40мкР/ч., в салоне самолёта на высоте 10км – 400мкР/ч, в каменном доме уровень радиации снижается в 10раз, в деревянном - в 2 раза. Наука, изучающая взаимоотношения живых организмов с окружающей средой обитания, называется экологией. Впервые название этой науке дал немецкий биолог Э.Геккель. Термин «экос» в переводе с греч. означает «жилище», а в > широком смысле – условия обитания, а logos –учение. Под естественными группами понимают совокупности организмов в природе (стаи, популяции, виды, сообщества и др.), а под искусственными – совокупности организмов, создаваемые человеком (посадки, плантации, стада и т.п.) Система взаимодействия живой и неживой природы получила название экологической системы или биогеоценоза.(термин ввёл российский академик В.Н Сукачёв). Термины экосистема и биогеоценоз принято считать синонимами. Основные компоненты биоценоза: растения, животные и микробы. Например, в экосистему леса входят все деревья, кустарники, травы, лишайники, грибы, животные, микроорганизмы, почва с её обитателями, газы атмосферы и соли, растворимые в почвенной воде. Экосистемй озера или моря составляют все растения, животные и микробы водоёма, вся водная масса с растворимыми в ней веществами, грунты с органическими и минеральными частицами. Вещества движутся от одного компонента к другому, отражая закономерность круговорота веществ в природе. Например, движение атмосферного O2 . Все организмы потребляют его при дыхании, а выделяют О2 в ОС только растения. Под воздействием солнечной энергии в процессе фотосинтеза создаётся запас О2 необходимого для жизни на нашей планете. Ежегодно зелёный покров Земли усваивает 170млрд. т воды и выделяет около 115 млрд.т О2 . Используя ядовитую углекислоту, зелёные растения создают органические вещества, т.е. пищу для всех других групп организмов. В реальных экосистемах круговорот обычно бывает незамкнутым, т.к. часть веществ уходит за пределы экосистемы, а часть поступает извне. Но в целом принцип круговорота в природе сохраняется. > простые экосистемы объединены в планетарную (биосферу), в которой круговорот веществ проявляется в полной мере. Жизнь на З возникла около 3млрд лет назад Если бы не было замкнутого потока необходимых для жизни веществ, запасы их давно бы исчерпались и жизнь прекратилась бы. С круговоротом веществ связан круговорот энергии. Наиболее характерен для процессов в биосфере круговорот углерода. Соединения углерода образуются, изменяются и разрушаются. Основной путь углерода – от углекислого газа в живое вещество и обратно. Часть углерода выходит из круговорота, отлагаясь в осадочных породах океана или в ископаемых горючих веществах органического происхождения (торф, каменный уголь, нефть, горючие газы). Этот углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте. Обмен углекислым газом происходит также между атмосферой и океаном. В верхних слоях океана растворено большое количество углекислого газа, который находится в равновесии с атмосферным. Всего в гидросфере находится 13*1013 т растворённого углекислого газа, а в атмосфере - в 60раз <. Важную роль в биосферных процессах играет круговорот азота (N) В этих процессах участвует только N, который входит в определённые химические соединения. Фиксация N в химических соединениях происходит при вулканической деятельности, при грозовых разрядах в атмосфере в процессе её ионизации при сгорании материалов. Определяющее значение при сгорании N имеют микроорганизмы. Все соединения N (нитраты, нитриты) в растворах поступают в организмы растений и участвуют в образовании органического вещества (аминокислоты, сложные белки). Часть соединений азота выносится в море, реки, проникает в подземные воды. Из соединений, растворённых в морской воде, N поглощается водными организмами, а после их отмирания поглощается вглубь океана. Поэтому концентрация N в верхних слоях океана заметно возрастает. Ключевым элементом географической среды является вода. Круговорот воды происходит путём испарения её с поверхности водоёмов и суши в атмосферу, а затем переносится воздушными массами, конденсируется и выпадает в виде осадков. Средняя продолжительность общего цикла углерода, азота и воды, вовлечённых в биологический круговорот, - 300-400лет. Время обмена атмосферного C составляет около 8 лет, N -110лет, O2 -2500 лет. Круговорот веществ в природе подразумевает общую согласованность места, времени и скорости процессов по уровням от популяции до биосфер. Такую согласованность явлений в природе называют экологическим равновесием, но это равновесие подвижное и динамичное. В процессе своей деятельности человек постоянно воздействует на экосистему в целом или на её отдельные звенья. Например, при отстреле животных, вырубке деревьев, загрязнении природной среды. Не всегда и не сразу это ведёт к распаду всей системы или нарушению её стабильности. В любом случае система не остаётся неизменной. Она трансформируется и оценить эти изменения крайне сложно. В настоящее время на Земле практически не осталось экосистем, не подверженных влиянию человека. Воздействия человека так интенсивны, что организмы не успевают приспособиться к ним. Например, часть насекомых гибнет из-за ядовитости гербицидов, другие оказываются устойчивыми (толерантными) к ним. У некоторых наблюдаются изменения в хромосомах (мутации), которые влияют на наследственность. В индустриальных районах повышение содержания в почве Mn, Cr, Ni, Cu, Co, Pb снижает урожайность сельскохозяйственных культур, например, пшеницы на 20-30%, картофеля – на 47%, сахарной свёклы – на 35%. Это ведёт к разрушению экосистемы в целом. Вырубка лесов, эрозия почв, замещение природных ландшафтов строительными объектами, горными выработками, городами отрицательно влияет на жизнь человека. Итак, развитие биосферы связано с появлением человека на Земле. Однако, длительное воздействие человека на биосферу в те времена определялись только наличием его как биологического вида. Человеку присущ обмен веществ с окружающей средой, который является основным условием существования любого живого организма. Организм человека входит в глобальный круговорот веществ. Человеческий организм, как и организмы других животных, подвержен суточным и сезонным ритмам, реагирует на сезонные ритмы ОС (изменение температуры, осадков, активности солнечной радиации). Человек- часть природы, но благодаря эволюции, животный предок человека подошёл к той грани, за которой открылась возможность его социальной эволюции. Сегодня человек – часть особой социальной среды общества. Человек обладает уникальными возможностями самопознания, познания и преобразования окружающего мира. С развитием цивилизации, согласно концепции В.И.Вернадского, возникает новая оболочка Земли – ноосфера – сфера человеческой деятельности, человеческого разума. Ноосфера – от греческого «разум» и «шар» - новое состояние биосферы, при котором разумная жизнь человека становится определяющим фактором его развития.