Экологическая функция литосферы

Экологическая функция  литосферы

Введение

Возрастающее внимание во всем мире к проблемам экологии вызвано  обостряющимися экологическими проблемами глобального масштаба. Острота этих проблем еще не осознана человечеством. Нередко острейшие экологические  проблемы сводятся лишь к загрязнению  и изменению атмосферного воздуха, водной среды, сохранению растительных сообществ и животного мира. В  то же время все эти компоненты природы тесно взаимосвязаны  с внешней оболочкой планеты - литосферой. Решение экологических  проблем невозможно без изучения литосферы – внешней оболочки Земли. Литосфера является материальной литогенной основой биосферы – сферы  живого вещества. Именно в литосфере  формируются почвы, ландшафты, биосообщества. В настоящее время литосфера существенно изменяется в процессе хозяйственной деятельности человека. По этой причине в геологии сформировалось новое направление – экологическая геология или экогеология, изучающая качества литосферы в совокупности с ее экологическими функциями.

 

 

 

 

 

 

 

 

Формирование  новой науки - экологической геологии

До 80-х годов прошлого столетия об экологических проблемах  литосферы не упоминалось. Однако вскоре глобальный экологический кризис все  более стал проявляться в верхних  слоях земной коры. По этой причине  в геологии постепенно стали акцентировать  внимание на экологических проблемах. Экологическая геология зародилась в недрах инженерной геологии, изучающей  свойства и динамику верхних горизонтов земной коры в связи с инженерно-хозяйственной  деятельностью человека (по определению  И.В. Попова). Задачи инженерной геологии первоначально охватывали достаточно узкий спектр вопросов, например, в сфере строительства, в т.ч. геологическое обоснование проектов зданий, дорог, карьеров, плотин, ГЭС, и т.д. Поэтому инженерная геология была чрезмерно антропоцентричной, учитывала только экономическую прибыльность того или иного хозяйственного проекта, оставляя без внимания экологическую составляющую вопроса.

Со временем такое положение  стало меняться, т.к. все более  осознавалась связь между геологической  средой и человеческим обществом. Благодаря  этому фактору впоследствии в  инженерной геологии стало разрабатываться  направление, исключающее негативные последствия инженерной деятельности человека в литосфере.

Перед инженерной геологией  были поставлены задачи защиты геологической  среды и вопросы рационального  использования ресурсов литосферы. В это время зародилось новое  направление в инженерной геологии - инженерная геоэкология, наука, занимающаяся практическими и теоретическими вопросами экологии верхних горизонтов литосферы. Так инженерная геоэкология  передала эстафету более универсальной  науке — экологической геологии, изучающей вопросы экологии литосферы  и различных геосфер Земли  в их взаимосвязи.

Большой вклад в формирование экологической геологии внесли работы В.И. Вернадского по геохимии биосферы. Учение Вернадского о геосферах  Земли привнесло серьезный стимул для дальнейших исследований в развитии новой науки.

И, наконец, только к концу 20-века появилось осознание того, что методами инженерной геологии нельзя решить глобальных экологических проблем  литосферы. Появилась необходимость  в разработке следующих наук:

• экологической геохимии: для изучения вопросов загрязнения литосферы и миграции в ней элементов с точки зрения их влияния на экосистемы;
• экологической геофизики: для изучения физических полей литосферы Земли с точки зрения их влияния на экосистемы;
• экологической гидрогеологии: для изучения вопросов загрязнения подземных вод.

Все вышеперечисленные науки  объединились сегодня в одну большую  науку - экологическую геологию.

 

 

 

 

 

 

 

Взаимосвязь экологической  геологии с естественными науками

Экологическая геология находится  на стыке экологических и геологических  дисциплин

Рис.1 Место экологической  геологии в системе наук (По А.Д. Абалакову)

Экологическая геология - это  синтез двух взаимосвязанных наук: геологических и экологических, куда входят также естественные, точные, медицинские и социально-экономические  дисциплины. Центральную часть в  ней занимает геоэкология – междисциплинарное  научное направление, изучающее  экологические аспекты взаимодействия природы и общества (Ясаманов, 2003)

 

Структура экологической  геологии

Экологическая геология развивается  по принципу «экологизации» основных разделов геологии и включает дисциплины, с экологических позиций изучающие:

• состав и свойства Земли (экологическая петрология, геохимия, гидрогеология, геофизика);
• геологические процессы (экологическая геодинамика);
• роль органической жизни в формировании литосферы и месторождений полезных ископаемых (экология литогенеза и экология полезных ископаемых);
• геологическую среду (инженерная экологическая геология);
• дисциплины методического содержания (экологическая картография и геоинформатика).

Основными разделами экологической  геологии являются:

• экологическая петрология;
• экологическая геодинамика;
• экологическая геоморфология;
• экологическая геохимия;
• экологическая геофизика;
• экологическая гидрогеология;
• специальная экологическая геология, включающая эколого-геологические аспекты проектирования и строительства. В ее состав можно включить рекреационную экологическую геологию.

Рис. 2. Структура  экологической геологии (По А.Д. Абалакову)

Экологические функции  литосферы

Объект изучения экологической  геологии - верхние горизонты литосферы  как абиотическая компонента природных  и антропогенно измененных экосистем высокого уровня организации. Она изучается биотопы экосистем, их экологическую роль и эколо¬гические функции литосферы. Тесно связанные основные функции литосферы - ресурсная, геодинамическая, геофизическая и геохимическая.

Определение экологических  функций литосферы

Экологические функции литосферы  – функции, определяющие (отражающие) роль и значение литосферы, включая  подземные воды, нефть, газы, геофизические  поля и протекающие в ней природные  и антропогенные геологические  процессы, в жизнеобеспечении и эволюции биоты , главным образом, человеческого сообщества; [2]

Классификация экологических  функций литосферы

Классификация экологических  функций литосферы включает:

• Геодинамическую экологическую  функцию литосферы - отражает свойство литосферы влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные геологические процессы и явления. Она изучается экологической геодинамикой [3].

• Геохимическую экологическую  функцию литосферы - отражает свойство геохимических полей (неоднородностей) природного и техногенного происхождения  влиять на состояние биоты в целом и здоровье человека в частности. Она изучается экологической геохимией [3].

• Геофизическую экологическую  функцию литосферы - отражает совокупность свойств геофизических полей  полей (неоднородностей) литосферы влиять на состояние биоты и человека. Она изучается экологической геофизикой [3].

• Ресурсную экологическую  функцию литосферы - определяет роль минеральных органических и органоминеральных  ресурсов литосферы, а также ресурсов геологического пространства, необходимых  для жизни и деятельности биоты как в качестве биогеоценоза, так и социальной структуры (человеческое сообщество). Она изучается экологическим ресурсоведением [3].

Можно выделить четыре класса состояния литосферы:

• удовлетворительное или  благоприятное;

• условно удовлетворительного  или неблагоприятное;

• неудовлетворительное или  весьма неблагоприятное;

• катастрофическое - ему соответствует четыре зоны нарушения экосистемы – нормы, риска, кризиса и бедствий.

Геодинамическая функция

Геодинамическая экологическая функция литосферы - это функция, отражающая способность литосферы влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные (техногенные) геологические процессы и явления. [1]

Объект изучения эколого-геодинамических исследований - геологические процессы и геодинамические зоны и аномалии.

Предмет изучения – знания о воздействии этих компонентов литосферы на биоту. Их проявление связано как с факторами извне (космическими), так и с разрядкой напряжений в геофизических полях Земли, а влияние геологических процессов на биоту – с преобразованием рельефа.

Реализация геодинамической  функции проявляется как непосредственно  -через негативное по отношению к биоте явления, так и опосредованно - через геофизическую, ресурсную, или геохимическую функции. Например, оценку эрозии можно рассматривать через интенсивность процесса и количественную охват ею определенной территории (геодинамический критерий оценки), или через потерю или сокращение земельных ресурсов и запасов гумуса (ресурсный критерий оценки).

Существует два подхода  к оценке воздействия геодинамического фактора литосферы на биоту. Первый подход связан с анализом и оценкой воздействия отдельных геологических процессов на человека и проявляет экологические последствия этих процессов. Второй связан с изучением современных геодинамических зон и аномалий литосферы и их воздействием на биоту. Эти факторы определяют состояние массивов горных пород, участков повышенной трещиноватости, проницаемости, влияющих на особенности циркуляции подземных вод, увеличение количества геологических и экологически опасных техногенных процессов.

Геодинамические аномалии влияют на процесс проникновения физических и химических загрязнителей в  литосферу, окружающий ландшафт, биологические  объекты, на здоровье человека и снижают  ценность почвенных ресурсов.

Иерархия структуры геодинамической  экологической функции литосферы:

Первый уровень - все геологические  процессы и геодинамические зоны.

Второй уровень - группы геологических, других природных и техногенных  процессов, различающихся по характеру  проявления и воздействия на экосистему и человека, и геодинамические  аномалии.

Рис. 3 Структура  геодинамической экологической  функции литосферы

(По А.Д. Абалакову)

Особенностью эколого-геодинамической  функции литосферы является проявление негативных и позитивных свойств  к развитию и пространственному  распространению биоты. Некоторые геодинамические процессы не проявляют прямого воздействия на биоту, а другие оказывают катастрофическое воздействие на растительный покров, животный мир и человека.

Геофизические функции

Геофизическая экологическая функция литосферы – это влияние геофизических полей литосферы на состояние биосферы.

Объект изучения - геофизические поля, их аномальные проявления вплоть до образования геопатогенных зон.

Предмет исследования – взаимодействие полей с биотой и их влияние на состояние биоты.

Любое отклонение от естественных условий несет с собой опасность  возникновения негативных для биоты последствий. В ответ на такое воздействие живые организмы могут адаптироваться или патологически измениться.

Геофизические поля – естественные физические поля космического и земного (ионосферного, атмосферного, гидросферного, литосферного, глубинного) происхождения, а также техногенные поля, действующие в пределах литосферы, преобразованные и распределенные ею. [1]

Геофизические поля делятся  на:

-гравитационное (поле силы  тяжести); - магнитное; -электрического тока (постоянного, переменного и медленно меняющегося); -температурное; -сейсмическое (поле упругих механических колебаний); -радиационное (поле ионизирующего излучения).

Наиболее экологически значимые - гравитационное, температурное, геомагнитное, электрическое и радиационное поля.

Геофизические поля (естественные и техногенные), накладываясь друг на друга, создают вблизи земной поверхности (по обе стороны от нее по вертикали) энергосферу (область существования избыточного энергетического потенциала). В пределах этой сферы происходит энергообмен между Землей и космическим пространством, объектами живой и неживой природы. Естественные и техногенные геофизические поля не существуют раздельно, они накладываются друг на друга в соответствии с принципом суперпозиции (наложения).

Проблемы геофизической  экологической функции литосферы: