- •Содержание
- •1. Введение
- •1.1. Предмет, цели и задачи курса "Геоэкология"
- •1.2. Основные понятия и определения в геоэкологии
- •1.3. Понятие "ноосфера" и его специфика
- •2. Основные механизмы и процессы, управляющие системой Земля
- •2.1. Геосферы Земли, их особенности
- •2.1.1. Литосфера Земли
- •2.1.2. Гравитационная дифференциация
- •2.1.3. Движение земной коры
- •2.1.4. Экзогенные геологические процессы
- •Классификация оползней и селей по объему перемещаемых грунтовых масс, м3
- •2.1.5. Внешние процессы, преображающие поверхность Земли
- •2.1.6. Основные этапы формирования Земной коры
- •Геохронологическая шкала фанерозоя
- •2.2. Географическая оболочка и геологическая среда
- •2.3. Эволюция представлений о содержании понятий "экология" и "геоэкология"
- •2.4. Объекты и предмет геоэкологии, экологические функции геосфер
- •2.5. Социально-экономические факторы влияющие на экологические функции геосфер
- •Рост численности населения Земли (по ф.Бааде)
- •Доля разных источников энергии (в %) в общем балансе современной энергетики
- •Содержание тяжелых металлов в морской воде и морских организмах
- •2.6. Современные концепции взаимоотношения природы, общества и человека
- •3. Экология атмосферы
- •3.1. Основные особенности атмосферы
- •Состав сухого воздуха вблизи поверхности Земли
- •Примесей в земной атмосфере
- •3.2. Экологическая роль природных атмосферных процессов
- •3.3. Антропогенные изменения атмосферы. Источники, загрязнители, загрязнения воздуха и их последствия
- •3.4. Парниковый эффект, нарушение озонового слоя
- •4. Экология гидросферы
- •4.1. Общая характеристика гидросферы
- •Распределение водных масс в гидросфере Земли (по м.И. Львовичу, 1986)
- •Активность водооборота
- •4.2. Геоэкология Мирового океана
- •4.2.1. Основные особенности Мирового океана
- •Условная прозрачность некоторых морей
- •4.2.2. Экологические последствия природных процессов в Мировом океане
- •4.2.3. Экологические последствия деятельности человека в Мировом океане
- •4.2.4. Загрязнение водной среды нефтью и нефтепродуктами
- •4.3. Геоэкология гидросферы суши
- •4.3.1. Общая характеристика гидросферы суши
- •Основные гидрологические характеристики наиболее крупных рек России
- •Наиболее крупные озера России
- •Характеристика распределения ледников по территории России
- •4.3.2. Экологически неблагоприятные природные процессы, обусловленные деятельностью вод суши
- •4.3.3. Экологические последствия антропогенного воздействия на гидросферу суши
- •Структура использования воды и водообеспечения в рф (из кн. "Знакомьтесь, вода России", РосНиивх, 1993)
- •Группы и основные представители рыб пресноводного комплекса
- •5. Экология геологической среды
- •5.1. Общая характеристика геологической среды
- •4.1. Современные геологические процессы
- •5.2. Особенности геофизических и геохимических экоаномалий
- •Коэффициенты геотоксичности (литотоксичности) Тх элементов по геохимическим группам (по [ 26])
- •5.3. Воздействие на живые организмы некоторых геофизических и геохимических аномалий
- •Средняя удельная радиоактивность воздуха при пользовании душем
- •Средняя удельная радиоактивность строительных; материалов, применявшихся в разных странах (по [26])
- •Повышение содержания радона внутри домов в Швеции при снижении скорости вентилирования помещений (по [26])
- •Допустимые дозы облучения для органов человека (по [26])
- •Оценка коллективной эффективной эквивалентной дозы на каждый гиговаттгод электроэнергии, вырабатываемой аэс (по данным нкдар)
- •5.4. Характеристика неблагоприятных геодинамических процессов, влияющих на состояние геологической среды и биосферу
- •5.4.1. Гравитационные процессы
- •5.4.3. Экологическое значение процессов эндогенной геодинамики - вулканизма и землетрясений
- •5.5. Космогеологические процессы и глобальное вымирание биологических видов
- •Известные и предполагаемые земные ударные кратеры и структуры (с сокращениями [23])
- •5.5.1. Характерные признаки космогенных структур
- •Вероятные метеоритные кратеры и ударные структуры Канады на 1972 г.
- •5.5.2. Возможная связь глобального вымирания видов с космической бомбардировкой Земли
Условная прозрачность некоторых морей
Море |
Глубина, м |
Море |
Глубина, м |
Саргассово море Средиземное море Тихий океан Индийский океан и Красное море |
66,5 60,0 59,0 50,0 |
Черное море Балтийское море Белое море |
28,0 13,0 8,0 |
Температурный режим океана определяется поглощением солнечной радиации и испарением его поверхности. Средняя температура равна 3,8°С, максимальная 33,0°С (в Персидском заливе), минимальные характерны для полярных областей.
Приповерхностную часть океанских вод занимает квазиоднородный слой (с почти однородной температурой), ниже которого располагается сезонный термоклин. Перепад температуры в нем в период максимального прогрева достигает 10-15°С. Под сезонным термоклином залегает главный термоклин, охватывающий основную толщу океанских под с перепадом температур в 5-6 °С.
Наконец, к океанскому дну примыкает придонный пограничный слой с температурой 0-2° С.
Изменение температуры с глубиной влияет и на плотность океанической воды. Ее средняя плотность в поверхностных зонах достигает 1,02 г/см3, возрастая с глубиной по мере понижения температуры и увеличения давления.
Течения вод Мирового океана возникают в результате разнообразных причин, главными из которых являются силы Кориолиса, нагревание, охлаждение, испарение воды, колебания атмосферного давления, ветер.
Течения подразделяются на дрейфовые, градиентные, приливные, синоптические вихри, цунами и сейши. Кроме того, выделяются и смешанные течения (например, Гольфстрим), образующиеся под влиянием нескольких причин.
Дрейфовые течения образуются под действием ветра в результате трения воздушного потока о водную поверхность. Направление течения составляет с направлением ветра угол 45°, что определяется влиянием сил Кориолиса. С глубиной эти течения затухают.
Градиентные течения возникают в результате образования наклона уровня воды, максимального вблизи берегов, под действием ветра, дующего длительное время. Наклон поверхности создает градиент давления, приводящий к появлению сгонного или нагонного течения. В отличие от дрейфовых, градиентные течения распространяются до дна океана,
К другим видам градиентных течений относятся бароградиентные и конвекционные. Первые обусловлены различием атмосферного давления в циклонах и антициклонах над отдельными участками Мирового океана. Конвекционные течения образуются из-за различия плотности морской воды на одной и той же глубине, что создает горизонтальный градиент давления.
Приливные течения, наблюдаемые в окраинных морях, образуются в результате воздействия на толщу воды гравитационных полей Земли, Луны и Солнца, а также центробежной силы и сил Кориолиса, возникающих при вращении Земли.
Синоптические вихри - нестационарные вихреобразные возмущения воды в поперечнике до 400 км, охватывающие толщу воды от поверхности до глубин в сотни и тысячи метров, иногда до дна океана и перемещающиеся в течение нескольких лет со средней скоростью в несколько см/с. Среди них выделяют фронтальные вихри, возникающие при отсечении изгибов течения от основного потока, и вихри открытого океана. Скорость вращения частиц в вихре в верхнем слое достигает нескольких м/с.
Цунами - гигантские волны, вызванные землетрясениями, с длиной волны от нескольких десятков до сотен км, с периодом от 2 до 200 мин и скоростью распространения в открытом океане до 800-1000 км/ч. У берегов высота волн достигает 30-40 м.
Сейши - стоячие волны внутренних морей, в которых вода колеблется как единое целое, с амплитудой до 60 м (в Черном море). Причинами сейш являются приливные явления, сильный ветер, приводящий к сгонам и нагонам, резкие изменения атмосферного давления.
Биологическая продуктивность вод Мирового океана определяется биомассой, заключенной в гидросфере. Общее количество органического вещества Мирового океана оценивается в 300 млн. т растительного вещества и в 6 млн. т зоопланктона и фитопланктона. Максимальной биомассой обладают мелководья и подводные морские дельты крупных рек. Кроме того, значительной биологической продуктивностью характеризуются выходы на поверхность океана подводных течений, выносящих с глубины более 200 м воды, обогащенные фосфатами, нитратами и другими солями. В местах выхода подобных течений, так же как и вдоль кромки тающего полярного льда, бурно развивается зоопланктон и соответственно разнообразные формы нектона (в частности, рыб).
Минимальной биомассой, достигающей всего 0,08-0,25 кг/м2, обладают глубоководные котловины и глубоководные желоба.
Минеральные ресурсы Мирового океана представлены различными полезными ископаемыми, главными из которых являются: нефть и газ, месторождения которых приурочены к шельфу и континентальному склону (рис. 4.2):
железо-марганцевые конкреции и железо-марганцевые корки, наиболее крупные месторождения которых приурочены к глубоководным котловинам Тихого океана (рис. 4.2.);
сульфидные руды, приуроченные к «курильщикам», парагенетически связанным с внутриокеаническими рифтами (осевыми зонами СОХ) и задуговыми бассейнами;
металлоносные осадки и металлоносные рассолы, представляющие собой естественные руды марганца, меди, полиметаллов и др. Осадки и рассолы обнаружены на дне Красного моря, Восточно-Тихоокеанском поднятии, в точке тройного сочленения СОХ в Индийском океане;
фосфориты, встречающиеся вдоль побережий океанов на глубинах 200-1500 м в пределах шельфа и континентального склона, а также в глубоководных котловинах окраинных морей; газогидраты, запасы метана в которых оцениваются в десятки триллионов тонн и во много раз превышают запасы газа на суше.
Рис. 4.2. Нефтегазоносные и перспективные бассейны впадин
Мирового океана (Л.3. Левин, 1971 с упрощениями):
1 - границы нефтеносных бассейнов, установленных (а) и предполагаемых (б); 2 - край материковой отмели; 3 - месторождения нефти и газа
Мощность газогидратного слоя составляет несколько десятков метров. Слой залегает в толще осадков на глубине 200 м ниже поверхности дна: россыпные месторождения олова, золота, титана, образующиеся в пределах шельфа.
В настоящее время активно разрабатываются только морские и океанские нефтегазовые месторождения, в небольших объемах - морские россыпи. Треть мировой добычи нефти извлекается из шельфовых месторождений. В 1970 г. в Австралии добывалось около 90 % рутила и более половины циркона из шельфовых месторождений. В Индонезии свыше половины добычи касситерита извлекается из подводных россыпей с глубин до 35 м. В Японии на глубине до 30 м добываются железистые пески (2,4 млн т в год).
Рис. 4.3. Схема распределения железомарганцевых конкреций на дне
Тихого океана (Скорнякова, Андрущенко, 1970, с упрощениями);
1 - редко встречаются; 2 - часто встречаются; 3 - рудный концентрации конкреций; 4 - контуры рудных концентраций конкреций под слоем осадков
Шельфовые россыпи алмазов на юго-западе Африки с запасами 7,9-13,6 млн кар скрыты под слоем воды 30-120 м. В 1968 г. работы на Мировом шельфе вели более 100 стран на 726 научно-исследовательских станциях [29].
Большинство полезных ископаемых, за исключением нефти и газа, представляют потенциальное минеральное сырье XXI в.