Что изучает геоэкология?

Урок экологии
Что изучает геоэкология?
Начать
Геоэкология – наука, изучающая
необратимые процессы и явления
в природной среде и биосфере,
возникающие в результате интенсивного
антропогенного воздействия, а также
близкие и отдаленные во времени
последствия этих воздействий.
(В.Г.Морачевский)
Задачи геоэкологии
Геоэкология решает следующие задачи:
 исследование источников антропогенного воздействия на
природную среду и биосферу, их интенсивности и
пространственно-временного распределения;
 создание и оптимизация геоинформационных систем,
обеспечивающих непрерывный контроль за состоянием
природной среды (биосферы), в основе которых лежат
различные виды мониторинга;
 изучение уровня загрязнения и разрушения компонентов
глобальной
системы
(атмосферы,
Мирового
океана,
внутренних вод, литосферы, криосферы, биосферы),
постоянный и повсеместный контроль их динамики;
 геологическое исследование устойчивости природной среды,
подвергнутой антропогенному воздействию;
Задачи геоэкологии
 изучение антропогенной нагрузки на природные ландшафты и
их функционирование как экосистем, нормирование и
регулирование нагрузок на экосистемы разных иерархических
уровней, исследование реакции биосферы на антропогенные
процессы различного характера;
 оценка, прогноз и моделирование последствий антропогенных
воздействий, проявляющихся в изменении состояния
компонентов глобальной и региональной экосистем, в
изменении
интенсивности
процессов
тепло-массоэнергообмена между ними для разных временных масштабов;
 разработка рекомендаций по сохранению целостности
природной
среды
и
биосферы
путем
оптимизации
хозяйственной
деятельности
и
регламентации
ресурсопотребления.
Основные аксиомы и
законы геоэкологии
Положение о составе элементов.
В любой экосистеме в определенной мере присутствуют
элементы разных геосфер.
 Системообразующая роль элементов неравнозначна.
В.И. Вернадский ведущую роль отводил живому веществу:
«На земной поверхности нет химической силы, более
постоянно
действующей,
а
потому
и
более
могущественной по своим конечным последствиям, чем
живые организмы, взятые в целом».
Основные аксиомы и
законы геоэкологии
Принцип симметрии П. Кюри.
Симметрия порождающей среды отражается в симметрии
тела, возникающего в этой среде.
 При взаимодействии природных систем со средой
симметрия рассматривается как состояние пространства,
характерное для среды, где происходит данное явление.
 Наряду с симметрией, П. Кюри придавал важное значение
диссимметрии – исчезнувшим элементам собственной
симметрии данного природного объекта.
Основные аксиомы и
законы геоэкологии
Аксиома В.Б. Сочавы об иерархической структуре
биосферы.
Биосфера представляет собой систему, организованную в
виде множества подсистем различного уровня.
 Исследование
экосистем
допускает
прием,
когда
сознательно отбрасываются отдельные элементы, роль
которых, с точки зрения данной конкретной задачи
геоэкологии, несущественна. Это положение отвечает
принципу ограничения разнообразия информации Эшби.
Его еще называют принципом «бритвы Оккама», который
гласит:
 «Не следует делать посредством большего то, чего
можно достичь посредством меньшего».
Что такое ландшафт?
Ландшафт – это участок земной поверхности, однородный по
своему происхождению и истории развития и ограниченный
природными рубежами. Он характеризуется территориальной
целостностью,
генетическим
единством,
однородностью
геологического строения, рельефа, климата, единообразным
сочетанием гидротермических условий, почв, биоценозов.
Классификация ландшафтов
Одна из первых классификаций ландшафтов принадлежит
В.П. Семенову-Тян-Шанскому, который по степени воздействия
человека все пейзажи (так он называл ландшафты) подразделял на
следующие:
 первобытные (девственные);
 полудикие (слабо затронутые влиянием человека);
 культурные (преобразованные);
 дичающие (частично самовозобновляющиеся в результате
упадка человеческой культуры);
 одичавшие
(с
возобновлением
всех
элементов
первобытного ландшафта).
Классификация ландшафтов
Для Северо-Запада может быть использована следующая
классификация :
 естественные;
 измененные (с нарушенным строением);
 окультуренные (преобразованные).
Естественные ландшафты
Эти комплексы могут посещаться человеком, а также
находиться под влиянием соседних измененных комплексов. Но все
эти внешние по отношению к комплексу влияния не изменяют его
структуры.
Искусственные ландшафты
К этой группе относятся:

Во-первых, антропогенно-естественные комплексы, т.е.
возникшие под воздействием человека (прямым или косвенным), но
в дальнейшем развивающиеся как естественные, без влияния
человека, например, пойменные луга, которые образуются на месте
вырубленного у реки леса.

Во-вторых,
к
этой
группе
относятся
антропогенновосстанавливаемые комплексы, т.е. находящиеся в процессе
своего восстановления. Так, сосновый зеленомошный лес,
возникший под влиянием человека (вырубка коренного леса, пожар),
через некоторое время превращается в ельник-зеленомошник,
который является зональным типом для данного района.

В-третьих, в эту группу входят антропогенно-деградируемые
комплексы, формирующиеся при разрушении окультуренных
(преобразованных)
геокомплексов.
Процессы,
разрушающие
структуру окультуренного комплекса, – это эрозия, засоление,
заболачивание, возникновение развеваемых песков и т. п.
Окультуренные ландшафты
Окультуренные (преобразованные) – целенаправленно
измененные. Это главным образом урочища и фации, в основном
соответствующие сельскохозяйственным типам использования
земель: пашни, культурные пастбища, сады, насажденные леса и
парки, плантации и т. п.
Целесообразно различать три понятия: «антропогенное
происхождение», «антропогенное изменение» и «антропогенное
преобразование». Антропогенными по происхождению являются
преимущественно простые системы – фации, урочища и реже
местности (группы урочищ). Применительно к системам более
высокого ранга лучше использовать понятие «антропогенное
изменение» (ландшафты, округа, провинции и т. п.).
Культурные ландшафты
Антропогенно-преобразованными могут быть только культурные ландшафты.
Ю.Г. Саушкин дал следующее определение этому понятию: «Культурным
ландшафтом называется такой ландшафт, в котором непосредственное приложение
к нему труда человеческого общества так изменило соотношение предметов и
явлений природы, что ландшафт приобрел новые, качественно иные особенности по
сравнению с прежним, естественным своим состоянием».
 Сельскохозяйственные ландшафты – это ландшафты, измененные в
процессе сельскохозяйственного труда населения (растениеводство,
животноводство и другие отрасли). Под влиянием человека естественный
растительный покров в них заменяется полевыми и луговыми культурами,
а также фруктовыми садами, пасеками и т. п.
 Лесохозяйственные ландшафты – это ландшафты, измененные в
процессе лесопользования. Наименее нарушены геосистемы, в которых
преобладают леса, имеющие водоохранное, почвозащитное значение.
 Горнопромышленные ландшафты – это ландшафты, измененные в
результате добычи полезных ископаемых, главным образом открытым
способом. В данных системах происходит коренное изменение литогенной
основы ландшафтов, почв, растительности.
Понятие природных ресурсов
Природные ресурсы – это объекты и силы природы,
используемые человеком для поддержания своего существования. К
ним относятся солнечный свет, вода, почва, воздух, полезные
ископаемые, энергия приливов и отливов, сила ветра, растительный
и животный мир, внутриземная теплота и др.
Классификация
природных ресурсов
Природные ресурсы классифицируют по ряду признаков:
 по их использованию на:
производственные (сельскохозяйственные и промышленные),
здравоохранительные (рекреационные),
эстетические,
научные и др.;
 по принадлежности к тем или иным компонентам природы на:
земельные,
водные,
минеральные,
а также на животный и растительный мир и др.;
 по заменимости на:
заменимые (например, топливно–минеральные энергетические
ресурсы можно заменить ветровой, солнечной энергией);
 незаменимые (кислород воздуха для дыхания или пресную воду
для питья заменить нечем);
 по исчерпаемости на:
исчерпаемые;
неисчерпаемые.
Неисчерпаемые ресурсы
К
неисчерпаемым
природным
ресурсам
относятся
преимущественно процессы и явления, внешние по отношению к
нашей планете и присущие ей как космическому телу. Прежде всего
– это ресурсы космического происхождения, например, энергия
солнечного излучения и ее производные – энергия движущегося
воздуха, падающей воды, морских волн, приливов и отливов,
морских течений, внутриземная теплота.
Исчерпаемые ресурсы
К исчерпаемым ресурсам относятся все природные тела,
находящиеся в пределах земного шара как физического тела,
имеющего конкретную массу и объем. В состав исчерпаемых
ресурсов входит животный и растительный мир, минеральные и
органические соединения, содержащиеся в недрах Земли (полезные
ископаемые).
По способности к самовосстановлению все исчерпаемые
ресурсы условно можно классифицировать на возобновимые,
относительно возобновимые и невозобновимые.
Возобнавимые и
невозобновимые ресурсы
Возобновимые ресурсы – это ресурсы, способные к
восстановлению через различные природные процессыза время,
соизмеримое со сроками их потребления. К ним относятся
растительность, животный мир и некоторые минеральные ресурсы,
осаждающиеся на дно современных озер и морских лагун.
Невозобновимые ресурсы – это ресурсы, которые
совершенно не восстанавливаются или скорость их восстановления
настолько мала, что практическое использование их человеком
становится невозможным.
К ним относятся, в первую очередь, руды металлов и
неметаллов, подземные воды, твердые строительные материалы
(гранит, песок, мрамор и т. п.), а также энергоносители (нефть, газ,
каменный уголь).
Процесс эксплуатации природных ресурсов в целях
удовлетворения материальных и культурных потребностей общества
называется природопользованием.
Энергетический баланс Земли
Обмен энергией, массой и информацией между компонентами
природной среды осуществляется в результате воздействия на них
единственного энергетического источника – Солнца. Ученые считают,
что поток солнечной энергии, достигающей верхней границы
атмосферы Земли, является постоянной величиной. Этот поток,
отнесенный к единице поверхности за единицу времени, носит
название «солнечной постоянной» (I0) и имеет значение
1,38 кВт/м2. Если пренебречь энергией других источников
(геотермального тепла, морских приливов и др., то с точностью до
1% можно записать основное уравнение энергетического баланса
Земли:
R = (Is + i)(1 – A) – (Eз – Eа)
Приход энергии
к Земле
Отток энергии
от Земли
Энергетический баланс Земли
R = (Is + i)(1 – A) – (Eз – Eа)
Где:
 Is – прямая солнечная радиация, приходящая в единицу
времени на единицу поверхности (суши, океана и др.);
 I – рассеянная солнечная радиация, приходящая в единицу
времени на единицу поверхности;
 (Is + i) – суммарная солнечная радиация;
 А – альбедо поверхности;
 Eз
–
уходящее
в
космическое
пространство
длинноволновое (тепловое, инфракрасное) излучение
поверхности Земли;
 Еа – встречное тепловое излучение атмосферы.
Величина R называется радиационным балансом земной
поверхности (имеет размерность Вт/м2 в единицу времени: час,
сутки, месяц, год и т. д.). Радиационный баланс по своему
физическому смыслу характеризует соотношение прихода и оттока
энергии от поверхности Земли.
Тепловой баланс Земли
Не менее важным уравнением, характеризующим процессы, протекающие в
природной среде (без каких-либо антропогенных воздействий или после их
проявления), служит уравнение теплового баланса:
Где:
 R – радиационный баланс поверхности;

– поток тепла от поверхности Земли к атмосфере (или наоборот),
характеризующий энергию теплообмена поверхности с прилегающим к
ней слоем атмосферы;

– поток тепла от поверхности Земли внутрь деятельного слоя
литосферы (или наоборот), характеризующий энергию теплообмена
поверхности с почвой;
 W – слой выпавших осадков (или слой испарившейся с поверхности
воды) в мм (1 мм слоя осадков составляет 1 кг или 1 л воды на 1 м2);
 L – теплота фазового перехода воды;
 LW – энергия, определяющая испарение (или конденсацию) воды;
 B – энергия, затрачиваемая на биологические, биохимические и
биогеохимические процессы.
Уравнение теплообмена
Аналогичные рассуждения справедливы и для теплообмена
между поверхностью Земли и деятельным слоем литосферы
(почвой).
Тогда, если за год
, уравнение примет вид:
R ≈ L×W
Это уравнение имеет важное значение в ландшафтоведении,
так как значение соотношения R/W позволяет судить о характере
преобладающего ландшафта. Именно соотношение радиационного
баланса (тепла) и количества осадков (влаги) определяет
географическую зональность. Если R/W>1, то мы имеем дело с
аридными пустынями, при R/W<1 – с зоной лиственных лесов и т. д.
Необходимо помнить, что антропогенные процессы ведут как к
изменению R, так и к изменению соответственно R/W.
Дополнительные материалы
Дополнительная
информация на сайте:
http://www.eko_prakt.ru
Выход