Что изучают науки о Земле

Все науки о Земле имеют корень «гео», что по-гречески означает Земля. Наша планета имеет радиус 6,3 тыс. км, плотность 5,5 г / см ³, скорость ее вращения вокруг Солнца - 30 км / сек.

География изучает поверхность Земли (ландщафт), ее водную (гидросфера) и газовую (атмосфера) оболочки. К географическим наукам относятся метеорология (наука о климате планеты и о погоде в разных ее регионах и гляциология (наука о ледниках)

Геология (общая) изучает твердую оболочку Земли (литосферу) и строение Земного шара в целом. Прикладная геология занимается поисками полезных ископаемых - основных ресурсов Земли.

2. Ресурсы планеты и их виды.

Ресурсы - это тела и силы природы, необходимые человеку для жизни и хозяйственной деятельности.

Классификация природных ресурсов .

Существуют различные виды классификации ресурсов. Экологическая классификация природных ресурсов основана на признаках исчерпаемости и возобновляемости их запасов. По эти признакам ресурсы можно разделить на практически неисчерпаемые и исчерпаемые.

К практически неисчерпаемым ресурсам относятся солнечная энергия, термальное (подземное) тепло, приливы и отливы, энергия ветра, осадки.

В зависимости от географического положения разные регионы земного шара по-разному одарены солнечной энергией.. В низкоширотных странах при достаточном орошении снимают по два и более урожаев в год (недаром первые цивилизации зародились в Египте и Месопотамии). В наше время в этих регионах на крышах всех домов стоят солнечные батареи, дающие весомый вклад в энергоснабжение. Россия - северная страна, значительная часть нашей территории находится в средних и высоких широтах, поэтому у нас аккумулирование солнечной энергии практически не используется.

Термальное тепло (там, где оно есть) успешно используется не только в лечебных целях (горячие источники), но и для отопления жилищ. В России самые крупные термальные источники находятся на Камчатке (долина гейзеров), но серьезного экономического использования пока не имеют, поскольку находятся довольно далеко от крупных населенных пунктов.

Энергия океанских приливов и отливов пока что не нашла повсеместного применения из-за технологических сложностей, но известно, что на берегу пролива Ла-Манш на приливной волне работают две электростанции -одна во Франции, другая - в Великобритании.

Новое, как известно - это хорошо забытое старое. Едва ли можно сосчитать, какое количество зерна было перемолото ветряными мельницами, использующими энергию ветра, в прошлые эпохи. В конце ХХ века в северной Европе (Германии, Нидерландах, Бельгии) появилось довольно много современных «ветряков» (гигантские агрегаты, напоминающие вентиляторы, поднятые на высоту 20-30 м). Экономисты в этих странах подсчитали, что такая ветряная мельница окупается за два года, а затем начинает приносить чистый доход. Правда, при их эксплуатации возникла другая экологическая проблема: такие «ветряки» работают довольно шумно.

Все остальные ресурсы планеты относятся к исчерпаемым, которые в свою очередь подразделяются на невозобновляемые и возобновляемые.Относительно всех исчерпаемых ресурсов заметим сразу, что чем больше человечество их добывает и использует, тем меньше остается следующим поколениям.

К невозобновляемым ресурсам относятся горючие полезные ископаемые (нефть, природный газ, уголь, торф), руды металлов, благородные металлы и строительные материалы (глины, песчаники, известняки).

Крупнейшим мировым нефтедобывающим регионом является Ближний Восток (Саудовская Аравия, Ирак, Иран). В России также имеются значительные запасы нефти и природного газа, расположенные в основном в Западной Сибири (Уренгойское и Ямбургское месторождения природного газа - крупнейшие в мире). Экспорт нефти и природного газа сегодня дает весомый вклад в бюджет России. Но, как уже было сказано ранее, по оценкам геологов нефти и природного газа на планете при нынешних темпах добычи едва ли хватит до конца ХХ1 века. Истощение запасов нефти и газа является крупнейшей ресурсной проблемой ХХ1 века. Так что современная научная и техническая мысль в нынешнем столетии должна быть направлена на разработку альтернативных источников энергии, на то, каким образом человечеству научиться жить без нефти и газа.

Мировых запасов угля, по оценкам геологов, хватит на два - три века (если темпы его добычи многократно не возрастут в связи с истощением нефтяных и газовых потоков).

Запасы руд металлов в недрах также не безграничны, хотя с ними ситуация не столь напряженная, как с горючими ископаемыми. Однако как в нынешнем, так и в последующих веках темпы добычи железа и цветных металлов будут неуклонно возрастать, что, несомненно, следует учитывать при оценке их запасов и времени их использования. Все сказанное относится и к благородным металлам (напомним, что руды - это химические соединения металлов, тогда как благородные металлы находятся в природе в самородной, химически не связанной форме).

Может показаться, что запасы строительных материалов (глин, песчаников, известняков) на Земле беспредельны, однако это не так. Хотя по сравнению с другими невозобновляемыми ресурсами, с запасами строительных материалов кризисной ситуации пока нет, следует помнить, что правило «чем больше добываем, тем меньше остается» распространяется и на них.

К возобновляемым ресурсам относятся почвы, растительный и животный мир, человек, вода и воздух (последние два - частично возобновляемые).

Почва - это тонкий (в глубину не более 10 м) поверхностный плодородный слой литосферы, который кормит весь растительный и животный мир, включая человека и домашний скот. Учение о почвах создал в Х1Х веке русский ученый Василий Васильевич Докучаев (18 - 19), учитель другого выдающегося русского ученого В. И. Вернадского, о котором уже было рассказано в теме 1. Согласно этому учению, почвы состоят из 4-х компонентов: гумуса (перегноя, останков живых организмов, живших на Земле сотни и тысячи лет назад), осадочных пород (в основном это глины, песчаники и известняки), воды м воздуха. Чем больше в почве гумуса, тем она плодороднее. Почва значительно менее подвижна, чем вода и воздух, поэтому ее способность к самоочищению гораздо более ограничена, и антропогенные загрязнения, попавшие в нее, накапливаются, аккумулируются. За счет этого плодородие почв за последние полвека существенно снизилось. Однако загрязнения - не единственная причина снижения плодородия, весьма существенным фактором здесь является эрозия под действием воды и ветров, результат неверной распашки земель.

Зеленые растения составляют основу биомассы Земли; являясь продуцентами, они обеспечивают питанием и кислородом все остальные живые организмы планеты. Среди природных растительных сообществ наибольшее значение имеют леса, являющиеся национальным богатством любого народа и легкими всей планеты. Как уже было сказано в теме 2, с началом земледелия начался процесс обезлесения планеты. Значительно пострадали леса в США, Испании, Греции, Индии, Китае, Японии, на Африканском континенте. Сейчас на Земле остались по существу три крупнейших лесных массива: джунгли Амазонки (Бразилия), сибирская тайга (Россия) и леса Канады. Грамотно и по-хозяйски к своим лесам относится только Канада; Бразилия варварски вырубает свое национальное богатство.

Не отстает в этом в течение последнего десятилетия и Россия, хищнически и безграмотно вырубая леса как в Европейской части (Карелия, Архангельская область), так и за Уралом. Экспорт древесины является одной из доходных статей бюджета страны. Новые леса на месте порубок вырастают не менее чем за 40 лет, а скорость их уничтожения намного превышает скорость естественной регенерации (восстановления), поэтому для предотвращения вымирания лесов необходимы новые лесопосадки, которые в последние десятилетия в стране не осуществляются. Между тем, помимо экономической пользы (древесина) леса имеют колоссальную рекреационную ценность, которая иногда может превосходить стоимость получаемой от них продукции. Однако здесь возникает другая проблема: растущие города оказывают все большую антропогенную нагрузку на окрестные леса, горожане замусоривают и вытаптывают их. Выходом здесь могут стать городские лесопарки, которые могут взять на себя часть антропогенной нагрузки.

Российские леса имеют не только национальное, но и планетарное значение, поставляя кислород Европе и оказывая глобальное влияние на общеклиматические изменения. Учеными было высказано мнение, что сохранение колоссальных лесных массивов Сибири поможет приостановить процесс глобального потепления климата Земли.

К возобновляемым ресурсам относится также животный мир (имеются в виду только дикие животные, находящиеся в состоянии естественной свободы). Ныне животный мир испытывает на себе огромное антропогенное давление, связанное с глобальным экологическим кризисом. В этих условиях многие европейские страны запретили охоту на своей территории. Россия пока лишь регламентировала ее, но и эти ограничения не выполняются, процветает браконьерство. Особенно больно оно ударяет по рыбным запасам страны. Известно, что природный инстинкт влечет морскую рыбу на нерест в пресные воды и подниматься вверх по большим и малым рекам. Здесь она попадает не только в створы плотин, но и в сети браконьеров, охотников за вожделенной икрой. В результате в десятки раз сократилось поголовье осетровых на Каспии, лососевых на Дальнем Востоке. Очевидно, нужны жесткие природозащитные законодательные меры. Одной из первых стал запрет вылова осетровых в Каспийском море.

К частично возобновляемым ресурсам относятся атмосферный воздух и вода. В глобальном масштабе водные ресурсы планеты неисчерпаемы, но они распределены в природе очень неравномерно и порой оказываются остродефицитными в данное время в данном месте. Со школьных лет известно, что в природе постоянно идет круговорот воды, сопровождающийся ее самоочищением. Способность к самоочищению - это удивительное и уникальное свойство природы, позволяющее ей противостоять антропогенным воздействиям (ассимиляционный потенциал).

Атмосферный воздух, так же, как и вода, является уникальным и необходимым всему живому природным ресурсом, способным к самоочищению. Огромную роль в этом процессе, так же, как и в круговороте воды, играет Мировой океан. Но ассимиляционный потенциал природы не бесконечен. Пресная вода, использующаяся для питья, и атмосферный воздух, столь необходимый для дыхания, ныне нуждаются в дополнительной очистке, поскольку, биосфера уже не справляется с колоссальной антропогенной нагрузкой.

Таким образом, наукой разработана четкая классификация природных ресурсов. Подавляющее большинство их видов подчиняется правилу: чем больше ресурсов добывается (изымается из природы), тем меньше остается для следующих поколений. Отсюда вытекает мысль о необходимости регламентации добычи полезных ископаемых. Из приведенной классификации следует, что прикладная геология в основном занята поисками невозобновляемых ресурсов, которые обеспечивают функционирование экономики.

3. Геологические эры в истории Земли.

Далее целесообразно привести геохронологическую шкалу, т.е. рассказать о геологической истории нашей планеты и об ее отдельных этапах (эрах). Согласно данным о периодах полураспада радиоактивных химических элементов, возраст Земли оценивается примерно 4, 5 мрд лет (это начало архейской эры). Она продолжалась примерно 1,9 мрд лет. Итак,

4,5 мрд лет- 2,6 мрд лет - архейская эра.

2,6 мрд лет - 600 млн лет- протерозойская эра (ранняя жизнь).

600 млн лет – 200 млн лет - палеозойская эра (древняя жизнь).

200 млн лет - 70 млн лет - мезозойская эра (средняя жизнь).

От 70 млн лет назад - кайнозойская эра (современная жизнь).

В архее первый миллиард лет шла химическая эволюция: образовывались тяжелые химические элементы и благодаря вращению Земли проникали все глубже и глубже в земную кору, легкие же оставались вблизи поверхности. Далее в архее произошло важное событие в геологической истории Земли: 3,5 мрд лет назад в водной среде на ней зародилась органическая жизнь. (об этом будет подробно рассказано в биологическом блоке). Поэтому в названиях всех последующих геологических эпох присутствует корень «зой», что по-гречески означает «жизнь».

В протерозое жизнь продолжает развиваться в воде, происходит разделение на растительный и животный миры. Растения в протерозое представлены самыми разнообразными водорослями, животные - различными видами беспозвоночных. Благодаря жизнедеятельности растений сначала в воде, а затем и в атмосфере начинает скапливаться свободный кислород.

В палеозое жизнь выходит на сушу – сначала растения, затем животные, которые представлены многообразными земноводными, а растения – споровыми, гигантскими древовидными папоротниками. При последующем вымирании и захоронении эти гиганты образовали месторождения угля.

В мезозойскую геологическую эру среди растений преобладают голосеменные (хвойные), а животные представлены разнообразными рептилиями (пресмыкающимися): на суше это динозавры, причем среди них появляются зверозубые, т.е. хищные; в воде это ихтиозавры, в воздухе – птеродактили и археоптериксы - промежуточная форма между летающими рептилиями и современными птицами. Вымирая, живые организмы мезозойской эры после захоронения образовали месторождения нефти и природного горючего газа: большинство этих месторождений приурочено к мезозойским отложениям.

Некоторые геологи и астрономы выдвинули гипотезу о том, что в конце мезозоя – начале кайнозоя Земля претерпела космическую катастрофу: произошло столкновение с каким-то космическим телом. Удар был столь силен, что земная ось, которая была до этого перпендикулярна плоскости эклиптики, наклонилась, началась смена времен года, которая до того отсутствовала, климат Земли стал значительно более холодным, а полюса покрылись ледяными шапками. Многие огромные рептилии мезозойской эры вымерли.

Кайнозойская геологическая эра началась примерно 70 млн лет назад. Растительный и животный мир к этому времени приняли современный облик: среди животных стали преобладать млекопитающие, среди растений - покрытосеменные (цветковые).