Вопросы для самопроверки

1. Что изучает наука экология?

2. История изучения природы человеком.

3. Краткие сведения об ограничительных мерах пользования природой с древнейших времен.

4. Экологические проблемы по масштабам их проявления.

5. Глобальные или планетарные экологические проблемы.

6. Региональные (на крупных территориях) экологические проблемы.

7. Локальные (местные) экологические проблемы.

8. Индивидуальные (добровольного риска) экологические проблемы.

Лекция 2 земля – планета

План

- Строение Земли.

- Строение земной коры.

- Геологические процессы на поверхности и внутри Земли.

- Антропогенная и техногенная деятельность человека.

Земля – рядовая планета Солнечной системы. Размеры Солнечной системы огромны. Луч света, движущийся со скоростью 300 тыс. км/с, может пересечь Солнечную систему (12 млрд. км) за 11 часов. Солнечная система – это огромная пустота. В ней вращаются Солнце; девять планет (Меркурий, Венера, третья планета от Солнца Земля и др.); тысячи астероидов (так называемых малых планет, в диаметре имеющих размеры от 1 до 1000 км); малые твердые тела – метеоры, иногда попадающие на поверхность Земли (так называемые метеориты), и еще более мелкие частицы – космическая пыль.

Солнце – это рядовая звезда Галактики, раскаленный шар, плазма, в диаметре в 109 раз больше диаметра Земли. Температура на поверхности Солнца + 6 тыс. градусов, внутри до 20 тыс. градусов. Внутри Солнца постоянно происходят термоядерные реакции между водородом и гелием, от этого оно излучает огромное количество энергии. Этой энергии могло бы хватить, чтобы вся вода морей и океанов планеты испарилась за одну минуту. Но только одна двухмиллиардная доля колоссальной энергии попадает на поверхность Земли (рис 1). Остальная энергия уходит в космическое пространство. Но и под действием даже этой малой доли солнечной энергии на Земле происходят геологические, биологические, химические процессы и физические явления.

Вопросы происхождения Земли, ее форма, напоминающая слегка сплюснутый с полюсов шар, а точнее геоид грушевидной формы, рассматриваются в школьном курсе. Земля – твердое тело, в «пояске» она имеет около 40 тыс. км. Размеры Земли как планеты: радиус полярный – 6356 км, широтный – 6378 км. Скорость вращения Земли вокруг Солнца равна 29,7 км/с. За сутки Земля делает полный оборот вокруг своей оси, что сопровождается сменой дня и ночи.

Было установлено, что внутри Земля имеет неоднородное строение и состоит в основном из трех самостоятельных сфер: ядра, составляющего 16 % от объема планеты, мантии – 83% и земной коры, составляющей около 1% (рис. 2).

Рис. 1. Количество энергии, получаемое Землей от Солнца

Рис. 2. Внутреннее строение Земли

Выделяют еще одну сферу – литосферу или каменную оболочку земли (litos – камень), в которую входят земная кора и верхняя часть мантии. Полагают, что температура в ядре составляет + 6 тыс. градусов, в зоне мантии до + 2000 градусов.

Земная кора также имеет неоднородное строение и состоит из трех слоев (рис. 3), условно называемых осадочный слой (до 10–15 км), гранитный слой (до 20–30 км) и базальтовый слой (20–30 км). Общая мощность земной коры составляет 60–80 км. Земная кора неоднородна по толщине и строению. Существует земная кора на суше (материковая кора толщиною 35–45 км под равнинами и до 70 км там, где есть горы) и океаническая кора (мощность 5–10 км), в которой отсутствует гранитный слой.

Рис. 3. Схематичное строение земной коры

Предполагаемый возраст Земли 4,7 миллиарда лет. Земля обладает магнитным полем. Китайцы знали о магнитном поле еще более трех тысяч лет назад и пользовались при выходе в отрытое море своеобразной магнитной стрелкой в виде фигурки рыбки, которая указывала им направление к покинутым берегам. Впервые сформулировал понятие «Земля – магнит» естествоиспытатель, лейб-медик английской королевы Гильберт в 1600 г. В наше время приборы фиксируют магнитное поле на расстоянии до 90 тыс. км от поверхности планеты. Как обнаруживаются магнитные силовые линии, которые человек не видит? Существуют следующие признаки присутствия этих линий: всполохи скоплений магнитных составляющих на полюсах, проявляющихся в виде полярных сияний; нарушение радиосвязи – помехи в радиопередачах; изменения в положении и интенсивности магнитных силовых линий чувствуют больные люди – у них появляются недомогания, повышается артериальное давление и другие сбои в работе сердечно-сосудистой системы.

Земля имеет внешние оболочки: атмосферу – газовую оболочку, простирающуюся от поверхности Земли на расстояние до 2000 км, гидросферу, занимающую до 71% поверхности Земли, и биосферу – оболочку, где находятся живые существа. Полагают, что организмы могут находиться в атмосфере на высоте до 20 км, в гидросфере – до глубины 11 км и в литосфере – до 16 км. Фактически же наиболее обитаемые области живых существ в атмосфере находятся на высоте до 100 м от поверхности Земли, в водной среде – до глубины 200 м, где много света, тепла, кислорода и корма и до нескольких метров в глубину грунтов от дневной поверхности.

Во внешней оболочке Земли всегда происходят геологические процессы. Они изменяют состав и строение земной коры и ее поверхность – рельеф. В результате именно геологических процессов формировались руды, залежи нефти и газа и других полезных ископаемых.

Одни геологические процессы протекают бурно, быстро, нередко практически мгновенно. Это землетрясения, деятельность вулканов, горные обвалы, лавины, сели – грязекаменные потоки, ливневые дожди, ураганы, смерчи, цунами).

Другие геологические процессы протекают медленно, плавно, почти незаметно для современного наблюдателя, но постоянно – многие тысячи и миллионы лет. Зная об их особенностях, можно восстановить те изменения, которые они производят на Земле. К таким геологическим процессам относится деятельность текучих вод, ветра, льда и морей, медленные колебательные движения земной коры, морские приливы. В последнем случае на воду крупных бассейнов действует притяжение Луны. Вода в узких каменных берегах – шхерах может подниматься до высоты 20 м (это почти 6–7 этажей). Спутница Земли действует и на каменную оболочку Земли. Исследователи отмечают, что лунные притяжения, могут плавно «поднимать» грунт на значительной территории (например, в районе Москвы на высоту до 50 см) и также плавно, незаметно его опускать.

Любые процессы на Земле могут возникать только при наличии силы или энергии. Источником энергии для экологических процессов является Солнце (хотя этой энергии, как уже отмечалось, и падает на поверхность Земли всего одна двухмиллиардная доля от всей энергии, которая исходит от небесного светила). Дополнительными источниками энергии можно назвать Луну, тепло химических реакций в недрах и на поверхности, тепло радиоактивных превращений, происходящих в недрах. От того, какой источник энергии действует на планете, различают процессы – эндогенные, происходящие внутри (в недрах земной коры), и экзогенные, протекающие в основном на поверхности земного шара.

Эндогенные геологические процессы проявляются в недрах Земли по нескольким причинам: от взаимного притяжения частиц; от взаимодействия гравитационных сил – притяжения Солнца, Земли, Луны; от внутреннего тепла планеты и определенных, периодически возникающих очагов повышения температуры в земной коре, от химических реакций в недрах. Земная кора не стабильна. Очень медленно, в геологическом исчислении это миллионы и сотни миллионов лет, она деформируется. В одних местах отдельные ее части могут растягиваться, в других происходит напротив сжатие, сближение крупных частей. В результате на Земле двигаются, перемещаются целые континенты. Например, в далеком прошлом произошло перемещение территории Южной Америки от Африки. Это подтверждается одинаковым геологическим строением соответствующих берегов указанных континентов и данными этнографа и путешественника Тура Хейердала. Он убедительно доказал, что обычаи и бытовые особенности народов на западном побережье Африки во многом идентичны таким же на восточном побережье Южной Америки. Считают, что эти континенты когда-то были одним целым. При перемещении такой огромной территории, вероятно, на дне океана было торможение, в результате чего и возникли высокие горы Анды. Подвижки континента происходят там и в настоящее время, о чем свидетельствуют частые землетрясения в Чили. В настоящее время остров Мадагаскар «отплывает» со скоростью 1–2 см в год от территории восточной Африки, что фиксируется приборами со спутников.

На поверхности суши и на дне океанов, кроме гор, возникают и глубокие впадины так называемые рифтовые зоны, вытянутые, щелевидные, ровообразные структуры – рифты, свидетельствующие о растяжении земной коры, шириною до нескольких десятков или даже сотен километров. Появляется система крупных блоков (горсты и грабены), одни из которых опускаются, а другие поднимаются, образуются неровности. Есть впадины, имеющие глубину до 11 км. Все подвижки в земной коре сопровождаются землетрясениями, которых насчитывают до 500 тысяч в год.

На Земле в прошлом было много очагов вулканической деятельности. И сейчас отмечают, что в мире существует до 600 действующих вулканов. Очаги их залегают на большой глубине. Эти грозные явления природы выбрасывают из недр огромные количества газов, пепла, паров воды и раскаленной лавы.

Таким образом, земная кора не есть что-то стабильное или, как мы говорим, – земная твердь, т.е. что-то надежное. Все меняется, в том числе и внутреннее строение верхней оболочки земного шара.

Экзогенные геологические процессы протекают в основном на поверхности планеты. Их причины – разности температур от неравномерного нагрева Земли Солнцем днем и ночью, зимой и летом. От резких перепадов температур горные породы разрушаются, рассыпаются. От разности температур возникают и ветры различной интенсивности и направлений. Ветры также способствуют разрушению гор. Они обтачивают скалы, медленно, незаметно, постоянно развевают каменный материал. От низких температур формируются ледники на суше и вблизи полюсов. Огромные массы льда перемещаются с гор вниз, разрушают верхнюю часть земной поверхности, преобразуя рельеф. На поверхности формируются водотоки – реки, которые также преобразуют внешний облик земного шара, создают глубокие и широкие долины. Реки переносят обломочный материал, откладывают его в пониженных участках, способствуют выравниванию неровностей. Грязекаменные потоки – сели, возникающие при особых условиях на склонах гор, производят опустошительные разрушения при движении вниз. В одном месте они сметают все на своем пути, в другом производят накопление рыхлого каменного материала – шлейфа у подножия горных систем. Есть и другие примеры преобразований рельефа. В основном в результате экзогенных процессов происходит разрушение горных систем, заполнение пониженных участков рыхлым обломочным материалом, сглаживание неровностей.

Рассмотренные геологические процессы характеризуются как стихия, т.е. природные явления, которые изменяют лик планеты. Нередко они действуют катастрофически. Вблизи подобных проявлений гибнет все живое, в том числе и население.

Кроме природных процессов на Земле все чаще и чаще, все масштабнее стали возникать процессы, и явления, связанные с деятельностью человека.

Различают антропогенную деятельность и техногенное преобразование окружающей среды. Антропогенная деятельность (от слова antropos – человек) связана с загрязнением природы производственными объектами (выбросами газов, жидкими и твердыми отходами, в т.ч. радиоактивными), изменяющими первоначальный состав природной среды в худшую сторону.

Техногенная же деятельность человека – это изменения, связанные с работой техники и теми последствиями, которые происходят в результате этой деятельности в рельефе, в природных ландшафтах, в недрах земной коры. Например, при добыче полезных ископаемых работают шахты и карьеры, глубина их доходит до 500 и более метров. За долгие годы эксплуатации вокруг горных выработок накапливаются так называемые отвалы – миллионы тонн пустых горных пород, которые занимают огромные территории. Горные работы существенно меняют режим подземных вод. Человек меняет направления течения рек, направление ветра, способствует возникновению провалов грунтов и потере земель. Человек создает по своей воле огромные плотины, возводит водохранилища разного назначения и размеров, при этом возникает серия острейших экологических проблем. Человек прокладывает метрополитены, тоннели, создает насыпи для железных дорог, которые сопровождаются определенными экологическими ситуациями. Нередко активное техногенное вмешательство, преобразование окружающей среды провоцирует катастрофы, аварии, прорывы нефте- и газопроводов, создает разливы нефти и др.

Нарушения в природе, связанные с военными действиями, особенно угрозы ядерной войны, носят явные отрицательные признаки экологического характера. Ныне на планете накоплены многие тысячи ядерных боезарядов, суммарная мощность которых в миллион раз превосходит мощность первой бомбы, сброшенной на Хиросиму. Арсеналов атомных бомб, накопленных в мире, вполне достаточно, чтобы превратить планету в безжизненную пустыню. Последствия такой войны, даже в отдельном регионе приведут не только к гибели всего живого, но и к изменению климата, циркуляции воздушных и водных масс, состава атмосферы, т. е. к деградации не только биосферы, но и всего окружающего пространства. Произойдет замутнение атмосферы, затемнение планеты (ядерная ночь), поверхность Земли охладится на десятки градусов (ядерная зима), произойдет разрушение неустойчивого озонового слоя, каменная оболочка планеты будет изуродована.

Антропогенная и техногенная деятельность человека вносит существенные изменения в облике планеты и нередко вызывает явные негативные последствия в первозданной природе, нарушает извечную гармонию в природных сообществах. Обо всем этом мы будем говорить в течение семестра.