1.Теоретические основы геоэкологии.

Термин «геоэкология» был введен в научный оборот немецким ученым, физико-географом К. Троллем в 1939 г. для обозначения пространственного взаимодействия природных явлений и взаимо­отношения между явлениями в рамках определенной экосистемы. Основной задачей геоэкологии явля­ется изучение и оценка изменений геологической среды в результате хозяйственной деятельности человека». «Геоэкология — наука, изучающая особенности воздействия гео­логических и горно-инженерных факторов на природу и человека» (Бент О. И., 1992).

Генетический	Космогенный Биогенный Литогенный	Атмосферный Гидросферный Педосферный	Природный Антропогенный Комплексный
Сущностный	Индивидуальный Видовой Экосистемный	Вещественный Энергетический Информационный	Физический Химический Биотический
Масштабный	Локальный Региональный Глобальный	Эпизодический Периодический Постоянный	Фоновый Интенсивный Экстремальный

Внутри группы выделяют тип, виды и подвиды воздействия на окружающую среду.

Геоэкология может быть подразделена на теоре­тическую и прикладную. По воздействию на биосферу она может разделяться на геоэкологию природных процессов (экогеодинамика, экогеофизика и экогеохимия) и антропогенных процессов

Геоэкология недропользования охватывает социально-экологичес­кие и правовые аспекты использования земных недр. Историческая геоэкология включает анализ изменения геологической обстановки в истории Земли и ее влияния на биосферу. Прогностическая геоэко­логия, основанная на математических методах и моделировании, ре­шает задачу предсказания изменения геологической обстановки в бу­дущем и ее влияния на биосферу. Геоэкология катастроф определяет меры по прогнозированию и предотвращению негативных явлений в биосфере в связи с катастрофическими литосферными процессами.

Основные положения геоэкологии как научной дисциплины за­ключаются в следующем:

1.в основу положены- геология,биология, география, экономика.

2. наряду с антропогенными изучаются и природные процессы оказывающие влияние на биосферу.

3. антропогенные (техногенные) процессы рассматриваются в ряду биосферных как проявление человеческой популяции, облада­ющей определенной спецификой. Человек рассматривается как био­социальное существо, в котором сочетаются две ипостаси — биоло­гическая и социальная.

2. Методология исследований в геоэкологии.

мето­дология исследования воздействия должна быть направлена нагрузок является первоочередной задачей. Важный момент заключается в следующем: насколько реалистичны, т. е. технологически и экономически достижимы, они будут. В качестве примера реализации методологии рассмотрены ре­зультаты наших работ на Среднем Урале. Здесь в течение несколь­ких десятков лет изучалась трансформация окружающей среды под воздействием горнопромышленного комплекса (ГПК), включая тех­ногенно-минеральные образования (ТМО). Нагрузка от источника данного типа — одна из наиболее мощных и имеющих катастрофи­ческие последствия для биосферы.

Укрупнённо методические рекомендации по выявлению и типи­зации последствий загрязнения окружающей среды при воздействии объекта литосферы могут быть представлены в следующем виде:

1. Выбор объекта исследования.

2. Обоснование основных видов геологических и рудных фор­маций и присущей им геохимической специализации вмещаю­щих пород,установление принадлежности к одной из выявленных формаций.

3. Оценка фонового содержания загрязняющих веществ в снеж­ном покрове, поверхностных водах и почвообразующем горизонте с использованием геохимических методов опробования.

4. Характеристика техногенных воздействий, проявляющихся в виде загрязнения компонентов природной среды, имеющих место при освоении ресурсов недр в рамках исследуемого объекта, и выяв­ление среди них наиболее значимых путем сопоставления фактичес­кого содержания того или иного элемента в почвенном слое, снеж­ном покрове, поверхностных водах с его фоновым значением.

5. Зонирование территории вокруг объекта — источника загряз­нения, исходя из концентрации выявленных наиболее значимых эле­ментов в снежном покрове, почве, поверхностных водах.

6. Выявление типичных реципиентов на исследуемой терри­тории, подвергающихся воздействию: виды и группы растений и животных, рыбных особей, половозрастные группы населения, ко­личественные характеристики их состояния (плотность населения, лесной запас и т. д.).

7. Оценка накопленной концентрации элементов в растениях, животных, рыбных особях, биосубстатах человека (кровь, моча, волосы). Установление корреляционных зависимостей между со­держанием элементов в растениях, животных, рыбных особях, человеке и содержанием этих же элементов в окружающей среде.

Дифференциация корреляционных зависимостей для отдельных групп обследуемых реципиентов с учетом специфических особен­ностей последних.

8. Выявление последствий накопления элементов в растениях, организмах животных, рыб, человека, проявляющихся в том или ином виде заболевания, физическом уродстве, смертельном исходе, изменениях на генном уровне. Установление корреляционных зави­симостей между параметром вероятности формирования последс­твий у той или иной группы реципиентов и величиной загрязнения.

9. Оценка экономического ущерба от воздействия объекта на ок­ружающую среду

3.Эволюция биосферы.

Согласно выдвинутой в 1921 г. гипотезе академика А. И. Опарина (рис. 2.1) жизнь возникла в определенный момент эволюции Земли как планеты. Это был период, когда в насыщенной водяными парами атмосфере находились кислородные производные углеводородов, аммиак, цианистые и другие органические соединения, обладающие значительной свободной энергией и способные к сложным химичес­ким превращениям. В возникновении жизни на Земле выде­ляют четыре этапа. Первые три получили название химической эволюции. На первом этапе химической эволюции происходило образование простейших органических соединений из неорганических веществ. В этот период на восстановительную пер­вичную атмосферу воздействовали значи­тельные потоки энергии: коротковолновое (ультрафиолетовое) и ионизирующее излу­чение от Солнца (сейчас озоновый слой ат­мосферы), электрические разряды (грозы),

местные источники тепла вулканического происхождения. В этих условиях мог идти активный химический синтез, при котором из газов существовавшей атмосферы (через промежуточные продукты, такие как синильная кислота, этилен, этан, формальдегид, мочевина) образовывались сначала мономеры, а затем простейшие полимеры.

В первичной атмосфере Земли не было свободного кислорода, поэтому первые живые существа — прокариоты — зародились в бескислородной среде. Это были самые жизнестойкие живые ор­ганизмы. Они существовали в почти кипящем океане в условиях чрезвычайной сейсмичности, при очень высоких уровнях коротко­волновой радиации и грандиозных перепадах суточных температур. Так как окисления (в отсутствие кислорода) не происходило, то воды древнего океана обогащались аминокислотами, пуриновыми и пиро­мидиновыми основаниями, сахарами, карбоновыми кислотами, ли­пидами, образуя смесь, получившую название «первичный бульон». Подобные гипотезы подтверждаются, с одной стороны, резуль­татами анализа древних земных горных пород и их сравнением с внеземным органическим веществом (из метеоритов), а с другой стороны — многочисленными экспериментами, показавшими, что в смеси газов, воспроизводящих первичную атмосферу, при достаточ­ном притоке энергии действительно происходят похожие процессы синтеза. Так, пропуская электрические разряды через смесь газов метана и аммиака при наличии паров воды, удалось получить слож­ные органические соединения, такие как аланин, глицин, аспаргино­вая кислота и др. По мере охлаждения Земли до 100 °С из атмосферы на земную поверхность устремились горячие ливни, образовавшие кипящий океан. Вместе с водой в океан попадали и органические вещества, приводившие к появлению все более крупных и сложных частиц. В результате в первичной водной оболочке Земли возникли коллоид­ные растворы, из которых образовались сгустки студенистых орга­нических веществ. На втором этапе химической эволюции происходило образование биополимеров с длиной цепью протеиноидов (первичных белков), а также нуклеиновых кислот. Начались взаимодействия между проте­иноидами и нуклеиновыми кислотами. При этом, с одной стороны, подходящий протеиноид способствовал более быстрому и правиль­ному тиражированию молекул нуклеиновой кислоты, а с другой — нуклеиновая кислота начала кодировать подходящие для нее белки. Так начался самоорганизующийся циклический процесс, который в конкуренции за строительные блоки, в отборе на быстроту и точ­ность репродукции приобретал все большее значение. Таким об­разом, белки и нуклеиновые кислоты нужны были одновременно. Данные геологического изучения пород литосферы свидетельствуют о беспрерывном воздействии на них окислительно-восстановитель­ных реакций со стороны живого вещества. Это приводит к космичес­кой гипотезе привнесения жизни на Землю, так как возникла сразу вся совокупность организмов, выполняющих различные биогеохи­мические функции. При участии живых организмов сформирова­лись многие осадочные горные породы и залегающие в них место­рождения железа, марганца, меди и других металлов, месторожде­ния сероводородных, метановых, минеральных вод и др.

На третьем этапе химической эволюции происходило образова­ние фазово обособленных систем органических веществ, отделен­ных от внешней среды мембранами.

Высокомолекулярные органические соединения образуют колло­идные растворы (сгустки, как водные растворы желатина). Подобные сгустки называются коацерватными каплями или коацерватами. Коацерваты способны адсорбировать различные вещества, в них су­ществует упорядоченность частиц. Таким образом, в коацерватные капли из окружающей среды могут осмотически поступать химичес­кие соединения, что приводит к синтезу в них новых соединений и в результате — к их увеличению (росту). При сотрясении коацерваты могут дробиться, а вновь образовавшиеся капли сохраняют основ­ные свойства исходного коацервата (прообраз размножения).

В период возникновения первых живых организмов земная ат­мосфера почти не содержала молекулярного кислорода и была ли­шена озонового слоя. Сильное ультрафиолетовое излучение беспре­пятственно достигало земной поверхности. Дальнейшее развитие жизни было возможным в небольших и насыщенных минераль­ными солями водоемах глубиной 10–100 м. Следующий качественный скачок эволюции связан с возникнове­нием многоклеточности. Он протекал примерно 0,9 млрд лет назад и характеризовался максимумами концентрации большинства хими­ческих элементов, необходимых живым организмам в океанических водах. Появление первых офиолитов произошло около 1 млрд лет назад. Многоклеточность явилась началом новых принципов адапта­ции организмов к окружающей среде. Самым важным событием для биоты было возникновениенервной клетки (один миллиард лет назад), открывшей очередной этап в эволюции живого мира.