WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 20 |
Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет Н.В. Крепша Науки о Земле У ч е б н ое п о с о б и е Томск 2004 УДК 55 (075.8) ББК 26. 3я73 К 684 Крепша Н.В. Науки о Земле: Учебное пособие / Том. политехн. ун-т.

– Томск, 2004. – 160 с.

Пособие написано в соответствии с программой, утвержденной научно-методическим советом по экологическому образованию УМО технических университетов в 2001 году. В доступной форме изложены основы строения, функционирования, развития и взаимосвязей природных систем, методов исследования и картографирования. Пособие подготовлено на кафедре экологии и безопасности жизнедеятельности ТПУ и предназначено для студентов специальности 330 200 «Инженерная защита окружающей среды» очного и заочного обучения.

Печатается по постановлению Редакционно-издательского Совета Томского политехнического университета Р е ц е н з е н т ы Профессор кафедры инженерной геологии и геоэкологии Томского государственного архитектурно-строительного университета, доктор геолого-минералогических наук В.Е. Ольховатенко Доцент кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Института геологии и нефтегазового дела Томского политехнического университета кандидат геолого-минералогических наук А.А. Лукин Темплан 2004 © Томский политехнический университет, 2004 2 ПРЕДИСЛОВИЕ На планете Земля, – для населения обширной, Но такой небольшой созерцающим Землю извне Игорь Северянин Экологические проблемы в последние десятилетия стали «вечными спутниками» процесса развития современной цивилизации. Острота этих проблем обусловлена массовым вовлечением природных ресурсов в сферу хозяйственной деятельности человечества. Поэтому «Науки о Земле», изучающие происхождение и закономерности распространения природных ресурсов Земли, включены Научно-методическим советом по экологическому образованию УМО технических университетов в 2001 году в учебные планы подготовки бакалавров по направлению 553 500 «Защита окружающей среды» и дипломированных специалистов по специальности 330 200 «Инженерная защита окружающей среды» как самостоятельная учебная дисциплина.

Согласно ГОСу перечень разделов, формирующих цикл «Науки о Земле», входят: почвоведение, климатология, метеорология, общая геология, гидрогеология, ландшафтоведение и картография.

Необходимость написания этого учебного пособия продиктована отсутствием в России учебника, охватывающего все науки о Земле, т.е. отвечающего названию соответствующей учебной дисциплины в плане подготовки специалистов экологов. Поэтому автор стремилась соединить в едином тексте сведения по выше перечисленным наукам. По задачам и построению предлагаемое учебное пособие носит компилятивный характер.

При написании данного учебного пособия автор ставила перед собой несколько задач.

Во-первых, учебное пособие должно соответствовать требованиям вузовского государственного образовательного стандарта по учебной дисциплине «Науки о Земле». Эти требования, как разделы дисциплины, отражены в структуре учебного пособия, основанной на концепции изложения материала. Концепция сформировалась на трехлетнем опыте преподавания данного курса для студентов специальности «Инженерная защита окружающей среды».

Во-вторых, предлагаемый текст учебного пособия должен быть логичным, систематизированным, содержательным, научным, по-возможности, простым, максимально облегчающим изучение курса студентам заочникам.

В учебном пособие приводятся последние данные в области наук о Земле, хотя многие циклы дисциплины имеют многовековую историю. Обозначена экологическая значимость некоторых земных процессов и явлений (выветривания, землетрясений и т.д.).

В-третьих, одна из самых сложных задач – создание учебного пособия по данной дисциплине, наиболее обобщенно отражающее концепцию единства знаний о Земле, разбитых по разным направлениям и циклам. Для этого в первой главе приведена в качестве основы концепции единства логическая модель соподчинения основных природных систем (геосфер) Земли, предложенная А.А. Лукиным и С.С. Гудымовичем и в 1982 году и основанная на общеметодологических принципах системности и причинности. Эта модель соподчинения геосфер Земли научно обосновывает и определяет структуру данного учебного пособия и последовательность изучения основных разделов дисциплины. По модели наиболее «могущественной» системой является космос во всем его многообразии воздействия на Землю, что и рассматривается в главах 2 и 3. Учитывая, что эндогенные (внутренние) факторы Земли являются доминирующими для внешних оболочек, а сами эндогенные и экзогенные процессы – следствия взаимодействия Земли с Космосом, то в структуре далее идет последовательно изучение следующих геосфер: ядро и мантия, литосфера, гидросфера и атмосфера (гл. 4–8).

Автором сформулирована цель дисциплины «Науки о Земле» как целостное и системное изучения строения, функционирования и развития Земли, а комплексная оценка и рациональное использование ее ресурсов как важнейшее условие устойчивого существования человека на Земле.

Четвертую задачу автор видела в том, чтобы содержание учебного пособия было максимально наглядным, а усвоение его студентами – простым.

Для отображения и иллюстрации тех или иных природных явлений и процессов широко используется наглядный материал в виде таблиц и рисунков (их более 50 штук), для закрепления – а также вопросы самоконтроля обучающихся и список литерных источников, которыми пользовался автор при написании каждой главы.

Насколько эти задачи удалось автору решить – судить читателям – студентам экологам. Автор рассматривает учебное пособие как первый вариант.



Он признателен рецензентам данного учебного пособия профессору Ольховатенко В.Е. и доценту Лукину А.А. за замечания и конструктивные предложения, которые способствовали его улучшению.

Со своей стороны автор и издатели желают изучающим успехов в овладении непростым, но очень интересным учебным курсом, название которому «Науки о Земле». Желаем, чтобы Надежда, Вера и Добро во имя будущего не покидала молодое поколение экологов и всегда вдохновляла беречь нашу единственную Землю–матушку.

Н.В. Крепша Глава НАУКИ О ЗЕМЛЕ, ИХ ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ «Науки о Земле» относят к разряду естественных наук. Вряд ли можно указать все число наук, изучающих Землю. И давно сложившиеся, и совсем молодые, появившиеся недавно науки, принято объединять под общим названием «Науки о Земле».

В перечень обязательных дисциплин, образующих цикл «Науки о Земле» входят: общая геология, гидрогеология, почвоведение, климатология и метеорология, ландшафтоведение и т.д. Все они изучают геосферы (оболочки) или природные системы Земли как планеты.

К геосферам Земли относятся:

ядро и мантия литосфера гидросфера атмосфера биосфера.

Геосферы Земли есть следствие ее развития как планеты. После образования твердой оболочки Земли и ее охлаждения появилась в жидком виде вода и стала формироваться гидросфера. В атмосфере появился кислород, что дало толчок зарождению жизни на Земле. Сейчас можно утверждать, что вода в океанах и атмосфера – «дочери» земных недр. Именно в такой последовательности, отвечающей истории развития геосфер, причинно-следственных связей их возникновения и взаимодействия целесообразно изучать дисциплины данного цикла.

Каждая из выше названных геосфер – мантия, литосфера, гидросфера, атмосфера – не может существовать отдельно. Согласно общеметодологическому принципу системности и причинности все геосферы находятся во взаимосвязи и взаимообусловленности.

Исходя из этого построена логическая цепь причинно-следственных связей природных систем, геосфер Земли, предложенная А.А. Лукиным и С.С.

Гудымовичем в 1982 году. На основе некоторых общенаучных принципов системности и причинности выведены критерии соподчинения геосфер между собой и с космосом в отношении «причина – следствие» при их взаимодействии в истории развития Земли. Модель отражает все логическое множество прямых (воздействие причин на следствие) и обратных (следствия на причину) причинных связей природных систем (рис. 1).

В основе модели лежит соподчинение геосфер по соотношению массы и времени их образования. Согласно основному принципу причинности в этом взаимодействии большая система «управляет» меньшей. Наиболее «могущественной» системой является космос во всем многообразии воздействия его на Землю. Следующей в схеме-модели выступает Земля с ее грави- и магнитосферами как единая система (рис.1).

Из этой модели следует, что эндогенные (внутренние) факторы Земли являются доминирующими для внешних оболочек, а сами эндогенные процессы – следствиями взаимодействия Земли с космосом. Модель соподчинения геосфер Земли позволяет научно определить название и последовательность изучения основных разделов дисциплины «Науки о Земле».

Соотношения геосфер и изучающих их наук о Земле отражено в табл. 1.

Выделить специальную дисциплину, изучающую литосферу, пожалуй, нельзя. Все протекающие в этой твердой оболочке процессы с давних пор являются предметом внимания геологии. Термин «геология» произошел от слияния двух греческих слов: «гео» – земля и «логос» – знание, наука. Она является фундаментальной наукой о Земле, включающая в себя множество взаимосвязанных областей исследования:

о веществе земной коры (геохимия, минералогия, петрография), о строении коры (геофизика, структурная геология, геотектоника), об истории развития ее (палеонтология, историческая геология, палеоботаника).

Водные покровы Земли изучает гидрология.

Воздушная оболочка планеты «подвластна» метеорологии: она познает физические явления и процессы, происходящие в атмосфере.

Казалось бы биосфера должна относится к веденью биологии. Но, по словам В.И. Вернадского, «биосфера не есть только так называемая область жизни». Биосфера – это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро - и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности. С одной стороны, - это среда жизни, с другой – результат жизнедеятельности живых организмов.

Биосфера – глобальная система. Она не образует сплошного слоя с четкими границами. Она как бы «пропитывает» другие геосферы Земли, охватывая всю гидросферу, верхнюю часть литосферы (2–3 км), нижнюю часть атмосферы (25 км). В пределах этой зоны жизни взаимодействуют: солнечная энергия, вода, горные породы, живое вещество. Такая сложная взаимосвязь и обеспечивает устойчивость жизненных процессов в биосфере. «Жизнь правит бал и в воздухе, и в воде, и на поверхности планеты, в самой тверди земной» (Вернадский, 1989). Поэтому изучать ее должен целый комплекс различных наук, объединяемый биологией и экологией.

Таким образом, предметом изучения дисциплины «Науки о Земле» является исследование взаимосвязи геосфер как единого целого планеты Земля.

Цель цикла дисциплин «Науки о Земле» – целостное и системное изучение строения, функционирования и развития Земли, а комплексная оценка и рациональное использование ее ресурсов как важнейшее условие устойчивого существования человека на Земле.





Рис. 1. Модель причинно-следственного соподчинения основных систем Земли 1 – Космос (во всем многообразии воздействия на Землю);

2 – Земля и ее глобальная энергосфера (грави- и магнитосферы);

3 – Ядро и нижняя мантия Земли;

4 – Тектоносфера Земли и ее региональные геофизические поля (гравитационные, волновые, тепловые, магнитные и др.);

5 – Геоморфосфера (рельеф Земли);

6 – Гидрогеосфера (подземная гидросфера);

7 – Гидросфера; 8 – Подземная газовая оболочка; 9 – Атмосфера;

10 – Кора выветривания; 11 – Почвенная оболочка суши Земли (педосфера);

12 – Протистосфера (сфера обитания микроорганизмов);

13 – Фитосфера; 14 – Зоосфера; 15 – Ноосфера.

Таблица Соотношение геосфер и наук о Земле Геосферы Науки и направле- Определения ния Наука о строении Земли, ее происхождении и развитии, основанная на изучении Геология горных пород литосферы и глобальных геофизических полей 1. Науки о динамике Земли (тектонические движения, магматизм, 1. Геотектоника, вулкадеятельность морей, рек, подземных вод, леднология и геодинамика ников, ветра и т.д.) 2. Наука об истории развития Земли с мо2. Историческая геоло мента ее образования до настоящего времени гия (стратиграфия, палеонтология, формационный Тектоносфера анализ и т.д.) (литосфера и 3. Геофизика 3. Наука о физических полях Земли верхняя мантия) 4. Геохимия, минера4. Науки, изучающие состав Земли на логия, петрография разных уровнях (атомном, минеральном и по5. Прикладная геология родном) 5. Наука о практическом использования недр нашей планеты (инженерная геология, месторождения полезных ископаемых – угля, нефти, газа, строительных материалов и т.д.) Геолого-географическая наука о формах Геоморфосфера Геоморфология земной поверхности (рельефе) Наука о подземных водах Гидрогеосфера Гидрогеология (подземная гидросфера) Наука о поверхностных водах Гидросфера Гидрология Атмосфера Метеорология и клима- Наука о физических процессах и явлениях в атмосфере тология Наука о происхождении, свойствах и раПедосфера Почвоведение циональном использовании почв (верхняя почвенная оболочка суши) Науки о взаимодействии биоценоза (проБиосфера Биология и экология дуцентов, консументов, редуцентов) и биотопа, человека и Природы.

В дисциплине «Науки о Земле» существует более ста различных специализаций. Одни из них тесно связаны с химией (геохимическое направление), другие – с физикой (геофизическое направление), третьи с биологией (палеонтологическое и палеобиологическое направления), четвертое – с математикой и кибернетикой (компьютерное моделирование геологических процессов), пятые – с астрономией и астрофизикой (космическая геология) и т.д.

Из прикладных наук геологии следует отметить наиболее экологическую – инженерную геологию (табл.1). Нельзя построить здания, мосты, плотины, атомные станции, дороги, аэродромы и т.д., не зная геологических условий места строительства. Сложным является строительство в зоне вечной мерзлоты, занимающей более 60% площади России. Задачей инженерной геологии является обеспечить устойчивость и функционирование зданий и сооружений в сложных геологических условиях.

В недрах Земли находятся залежи полезных ископаемых, вопросами поиска которых занимается геология. Длительная и интенсивная добыча отдельных видов минерального сырья привела к истощению многих месторождений. Актуальной является проблема взаимодействия человека с природой при производстве геологоразведочных работ и добыче полезных ископаемых.

Можно выделить две наиболее важные проблемы, связанные с рациональным отношением к минеральным ресурсам и соблюдением экологической безопасности:

1) разработка эффективных и экологически чистых способов извлечения ценных компонентов из земных недр таким образом, чтобы экологические нарушения оказались наименьшими;

2) использование обедненных руд и облагораживание экологической обстановки на рудниках, шахтах, горных карьерах.

Правильное решение прикладных геологических и экологических задач требует глубокого знания общих закономерностей строения и развития отдельных геосфер. Знание происхождения и эволюции Земли, ее строения и состава во взаимодействии с внешними оболочками – водной (гидросферой) и воздушной (атмосферой), а также с внутренними оболочками – земным ядром и мантией – составляет необходимое звено экологического мировоззрения. Оно позволяет понять, как в истории Земли осуществлялся переход от неживого к живому, от неорганического к органическому, как эволюционируют живые системы и т.д.

В чем состоит уникальность планеты Земля Земля – это чудо Вселенной.

«Своеобразным, единственным в своем роде, отличным и неповторимым в других небесных телах представляется нам лик Земли» (Вернадский, 1989).

Эта уникальная планета, вращающаяся вокруг Солнца и своей оси, окутанная собственной голубой атмосферой, где кислорода содержится 21%. Избыток его угрожал бы нашему существованию; азот (78%) служит для разряжения атмосферы. Только на Земле есть жизнь. Она поддерживается солнечноземным взаимодействием с оптимальным соотношением света, воздуха, тепла, воды, пищи.

Земля находится для жизни на «правильном» расстоянии от Солнца (145– 152 млн км), чтобы не было ни слишком холодно, ни слишком жарко и могла существовать вода.

Периоды вращения вокруг своей оси (24 часа, 1 сутки) и вокруг солнца (365.25 суток) определили главные биологические ритмы всех живых организмов.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 20 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.