Розовое пособие. Полное. На сайте

82

За последние 100 лет потребление возросло в 100 раз. В результате появилось огромное количество отходов в виде несвойственных природе веществ. В результате возник кризис редуцентов. Редуценты не успевают очистить биосферу от загрязнений. Это приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере.

5. Глобальный термодинамический кризис.

Связан с выделением в биосферу большого количества тепла из внутренних источников, что способствует усилению парникового эффекта.

6. Глобальное исчерпание надежности экологических систем по при-

чине нарушения экологического равновесия в масштабах планеты.

Нарастание экологической напряженности проявляется и в социальных последствиях. К негативным социальным последствиям относятся: нарастающая нехватка продовольствия в мире, рост заболеваемости населения в городах, возникновение новых болезней, экологическая миграция населения, возникновение локальных экологических конфликтов из-за создания экологически опасных в глазах населения предприятий, экологическая агрессия – вывоз токсичных технологических процессов и отходов в другие страны и т.д.

Важнейшие экологические проблемы современности и их тенденции

К важнейшим экологическим проблемам современности относятся:

Рассмотрим некоторые из перечисленных проблем.

1. Загрязнение окружающей среды

Загрязнение – это внесение в окружающую среду или возникновение в ней (обычно не характерных для нее) вредных химических, физических, биологиче- ских, информационных агентов.

Загрязнение может возникать в результате естественных причин (пыльные бури, вулканический пепел) или под влиянием деятельности человека (антропогенное загрязнение). Варианты антропогенных загрязнений приведены в таблице.

2. Парниковый эффект или глобальное потепление климата

Парниковым эффектом называется разогрев нижних слоев атмосферы вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволновое тепловое излучение земной поверх-

ности. Парниковому эффекту способствует поступление в атмосферу антропо-

генных примесей (диоксида углерода, метана, пыли, фреонов…).

Отрицательным для человечества последствием парникового эффекта является повышение уровня мирового океана в результате таяния материковых и морских льдов, теплового расширения океана.

3. Истощение озонового слоя

Слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона на высоте 22-24 км называется озоносферой.

Истощение озонового слоя приводит к образованию озоновых дыр.

Озоновая дыра – это значительное пространство в озоносфере планеты с заметно пониженным (до 50% и боле) содержанием озона.

Основной причиной возникновения озоновых дыр является значительное содержание в атмосфере фреонов (фторхлоруглеводородов). Это высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, широко применяемые в производстве и в быту в качестве хладагентов, пенообразователей и распылителей. Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы Земли разрушают озоновый слой.

4. Кислотные дожди

Кислотный дождь – это дождь или снег подкисленный до рН менее 5,6 из-за растворения в атмосферной влаге антропогенных выбросов (NO, NO2, SO2). Выпадение кислотных дождей приводит к ухудшению состояния и гибе-

84

ли целых лесных массивов, а также снижению урожайности многих сельскохозяйственных культур, сокращение запасов промысловой рыбы, деградацию многих видов организмов и др.

6.Законы взаимодействия общества и природы

Оразумном природопользовании экологи заговорили в ХХ веке. В этом смысле представляют интерес законы взаимодействия Природы и Общества, сформулированные в начале 70-х годов ХХ века амер. экологом Барни Ком-

монером (1974).

Первый закон. Все связано со всем.

Этот закон обращает внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе. Он предостерегает человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, т.к. это может привести к непредвиденным последствиям, например, осушение болот приводит к обмелению рек.

Второй закон. Все должно куда-то деваться.

Хозяйственная деятельность человека неизбежно приводит к отходам, загрязняющим окружающую среду. Закон призывает человека думать об уменьшении количества отходов и о последующем их использовании.

Третий закон. Природа "знает" лучше.

Это закон разумного, сознательного природопользования. Человек часть природы, а не ее властелин. С природой надо сотрудничать, но не покорять ее. Человечество первой половины ХХ века считало, что «мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее наша задача». К настоящему времени мы понимаем не просто ошибочность, но и вредность данного лозунга.

Четвертый закон. Ничто не дается даром.

Это закон рационального природопользования. Биосфера – единое целое,

врамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно. Например, за дополнительную очистку отходов надо платить энергией; за повышение урожая

– удобрениями; за ухудшение здоровья человека – санаториями и лекарствами.

85

ТЕМА 6. СТРОЕНИЕ И ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ

ЗЕМЛИ

В настоящее время земной шар рассматривают как единую и самоорганизующуюся систему.

Земной шар сложен из оболочек различной плотности и состава, концентрически обволакивающих друг друга. Внешние оболочки: атмосфера, гидросфера, земная кора. Внешние оболочки довольно-таки хорошо изучены. Внутренние оболочки: мантия, ядро. О внутреннем строении Земли известно меньше, чем о космическом пространстве.

Человек проник вглубь Земли не далее, чем на 12 км (Кольская сверхглубокая скважина). С глубины примерно до 200 км разными путями выносится наружу вещество недр и оказывается доступным для исследователей. Сведения о более глубоких слоях добываются косвенными методами – с помощью сейсмических волн (радиус Земли 6371 км).

Зондирование земных недр сейсмическими волнами позволило установить оболочечное строение и определить химический состав земных недр.

Земля среди других планет солнечной системы

В состав Солнечной системы входит 8 планет. Они делятся на две группы:

1)внутренние планеты (планеты земной группы) – Меркурий, Венера, Земля, Марс;

2)внешние планеты (газовые гиганты) – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Из планет земной группы Земля – самая большая планета. Из всех планет

только Земля обладает сильным магнитным полем, на два порядка превосходящим значения магнитных полей у других планет. Как считают ученые, это одна из причин появления жизни на Земле.

Важнейшей характеристикой любой планеты является наличие (или отсутствие) атмосферы. Три из четырех планет земной группы обладают заметной атмосферой. Атмосфера Земли кардинально отличается от атмосфер других планет: в ней мало углекислого газа, много молекулярного кислорода и паров воды. Это связано с тем, что вода морей и океанов Земли хорошо поглощает углекислый газ, а живое вещество биосферы планеты насыщает атмосферу кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза.

На Земле гидросфера развита настолько хорошо, что существует в виде Мирового океана, занимающего большую часть поверхности нашей планеты.

86

Существенно различаются также и рельефы планет земной группы. Это обусловлено различием вулканических и геологических процессов на них. Сегодня считается, что тектоническая активность может служить мерилом жизнеспособности планеты в целом. Если тектоническая деятельность отсутствует или значительно сокращается, то можно делать вывод об умирании планеты. Это связано с тем, что при тектонической деятельности идет активный обмен веществом и энергией между поверхностью и недрами планеты. При этом формируется и поддерживается атмосфера, гидросфера и господствующие типы рельефа местности. С прекращением тектонической активности планета превращается в мертвое небесное тело, на котором преобладают процессы деградации.

В прошлом Земля отличалась большой геологической активностью. Однако и в наши дни для Земли характерна высокая тектоническая активность, а потому ее геологическая история далека от завершения. Это проявляется в периодически случающихся землетрясениях и извержениях вулканов, иногда носящих катастрофический характер. Поэтому современный рельеф Земли продолжает меняться. Огромную роль при этом играет воздействие не только эндогенных (тектонических), но и экзогенных процессов – гидросферных, атмосферных и биосферных. На других планетах подобное сочетание факторов отсутствует.

Рельеф земной поверхности отличается глобальной асимметрией. Она хорошо заметна при сравнении Северного и Южного полушарий. Одно из них в основном заполнено водой, в другом же сосредоточены поднятия коры, образующие континенты. То, что участки суши и моря асимметричны относительно центра Земли, хорошо заметно на глобусе.

Асимметричны не только рельефы, но и тепловые режимы Северного и Южного полушарий. Северное полушарие более теплое, чем Южное. Так, в Северном полушарии температура опускается до -70° С, а в Южном – до -90° С. Кроме того, в Южном полушарии расположен абсолютный полюс ветров (в Антарктиде) и «ревущие сороковые» широты – зона постоянных бурь и ураганов. Неодинаковы также тепловые режимы Западного и Восточного полушарий. Так, в Америке климат более умеренный, чем в Азии. Это связано с тем, что в Азии горные цепи расположены по параллелям и задерживают перемещение воздушных масс в направлении с юга на север. Поэтому значительная часть азиатской территории содержит многолетнемерзлые грунты. А в Восточной Сибири зимой обычно устанавливается устойчивый антициклон с низкими температурами.

88

ных мелких частиц. Кроме того, на Землю падали и самые крупные объекты – планетезималии, достигавшие в поперечнике многих километров. В фазу аккреции Земля приобрела примерно 95% современной массы. На это ушло около 100 млн. лет. В конце этой фазы из-за интенсивной бомбардировки Земли крупными объектами произошло ее сильное разогревание, а затем и полное расплавление вещества поверхности планеты.

Фаза расплавления внешней сферы. В последующие примерно 200 млн. лет происходит общепланетарная химическая дифференциация вещества, которая привела к формированию центрального ядра Земли и обволакивающей его мантии. Позже образовалась земная кора.

Вэтой фазе поверхность Земли представляла собой океан тяжелой расплавленной массы с вырывающимися из него газами. В него продолжали стремительно падать мелкие и крупные космические тела, вызывая всплески тяжелой жидкости. Над раскаленным океаном нависало сплошь затянутое густыми тучами небо, с которого не могло упасть ни капли воды.

Лунная фаза ( примерно 300 млн. лет) – это время остывания расплавленного вещества поверхности Земли из-за излучения тепла в космос и ослабления метеоритной бомбардировки. Образуется первичная кора базальтового состава и гранитный слой материковой коры.

Влунную фазу шло постепенное остывание поверхности Земли от температуры плавления базальтов - (800 – 1000)° С - до 100° С. Когда температура опустилась ниже 100° С, из атмосферы выпала вся вода, покрывшая Землю. В результате сформировались поверхностные и грунтовые стоки, появились водоемы, в том числе и океан.

Есть несколько гипотез, объясняющие формирование наблюдаемых ныне оболочек Земли.

Гипотезы, объясняющие формирование оболочек Земли

Гомогенная аккумуляция

Гипотеза О.Ю. Шмидта и его сторонников.

Земля возникла из однородного вещества. Под этим веществом подразумевается сравнительно однородная смесь частиц железа, силикатов, небольшого количества сульфидов.

С начала формирования молодой Земли происходил ее радиоактивный нагрев, вызванный распадом быстро вымирающих радиоактивных ядер. Повы-

89

шение температуры привело к частичному плавлению вещества. Максимальный рост температуры происходил в центре Земли с последующим выравниванием по периферии.

Определенные соображения говорят о том, что наиболее интенсивно плавление происходило на глубине 100 – 600 км. На этой глубине сформировался расплавленный слой. В этом слое начался процесс расслоения на две части: верхняя силикатная и нижняя железная, железо - серная. Удельный вес железа в 2 раза больше удельного веса силикатов

Слой расплавленного железа препятствовал охлаждению центральных областей планеты. В то же время этот слой имел не одинаковую толщину.

В то время Луна располагалась ближе к Земле и приливной эффект за счет гравитационного взаимодействия системы Земля – Луна был значительно сильнее, чем в настоящее время. За счет притяжения Луны деформировался расплавленный слой железа, его то поднимало вверх, то опускало вниз. И вот одно из таких перемещений оказало высокое давление на подстилающий материал и, в конце концов, продавило его по направлению к центру Земли. Образовался прогиб и жидкое железо начало перемещаться в недра Земли, вытесняя другой недифференцированный материал со значительным содержанием силикатов. Этот материал был не расплавлен, но находился при высоких температурах и имел повышенную пластичность и текучесть.

С дальнейшим ростом гигантская железная капля опустилась к центру Земли. В конце концов, все жидкое железо стекло в центральные области Земли, образовав металлическое ядро. Внутренняя часть его перешла в твердое состояние из-за высокого давления.

При таком способе формирования ядра Земли образовались два неоднородных по своему составу полушария: одно обогащено железом, а другое силикатами.

Гетерогенная аккумуляция

С самого начала формировалась неоднородная по составу планета. В процессе формирования Земли играли роль магнитные и гравитационные силы. Высокая активность первичного Солнца способствовала намагничиванию ферромагнитного вещества. А к ферромагнитным веществам относятся железо, кобальт, никель, отчасти сернистое железо. Магнитные силы для мелких частиц намного превосходят гравитационные силы притяжения, которые зависят от массы. Поэтому при температуре ниже температуры плавления железа под

90

действием магнитных сил происходило слипание частиц с образованием железного и железо - серного ядра. После образования ядра оно уже как тело большой массы стало притягивать к себе (здесь уже вступили в действие гравитационные силы) слабоферромагнитные, а затем и силикатные породы. Т.о. согласно второй гипотезе формирование Земли изначально шло послойно.

Частичная гетерогенная аккумуляция

Согласно этой гипотезе основная масса ядра образовалась в период формирования Земли за счет аккумуляции металлических частиц, а последующее выплавление железо-сернистых масс в нижних частях первичной мантии завершил формирование ядра Земли в целом.

Нагрев молодой Земли, который привел к плавлению и химическому разделению вещества мог происходить уже после формирования Земли в результате распада радиоактивных элементов.

Обще планетарная химическая дифференциация привела к образованию центрального ядра, состоящего из железа с примесью никеля и серы и обволакивающей его первичной силикатной мантии.

Образование алюмосиликатной коры океанического и континентального типов относится к более поздним событиям, связанным с физико-химическими процессами в самой мантии.

В результате плавления и дегазации верхней мантии на поверхность Земли могли поступать три фракции мантийного материала: базальтовая магма, растворенные в ней вода и газы. Эти газы составляли первичную атмосферу Земли.

Из паров выделяющегося мантийного вещества возникла гидросфера. Первые порции конденсированной воды на Земле были кислыми. Они представляли собой раствор с присутствием ионов F, Cl, Br, I, которые и сейчас характерны для морской воды. А пресные воды появились позже в результате испарения с поверхности первичных океанов, что было процессом естественной дистилляции. Выпадение атмосферных осадков на поверхность суши могло привести к образованию в пониженных участках рельефа первых пресноводных водоемов.

Гипотеза, объясняющая происхождение атмосферы и гидросферы

Когда в процессе своего формирования, Земля достигла примерно размеров Марса, начался период ее бомбардировки планетезималиями (твердыми космическими телами). Удары сопровождались сильным локальным разогревом