Рабочая тетрадь по курсу «Геоэкология»
Издательство МСХА Москва 2013
|
|
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего пРофессионального образования российский государственный аграрный университет – МСха имени К.А. Тимирязева (ФГОУ ВПО ргау - МСХА имени К.А. Тимирязева)
|
Факультет почвоведения, агрохимии и экологии
кафедра экологии
Рабочая тетрадь
По курсу «Геоэкология»
Для бакалавров, обучающихся по
Направлению «Экология и природопользование»
Студент (ка) ….. курса…..группы
Ф.И.О.________________________
Преподаватель (должность)________
Ф.И.О____________________________
Издательство РГАУ-МСХА Москва 2013
Составители: И.М. Яшин – дбн, профессор; И.И. Васенев – дбн, профессор.
(ФИО составителей, ученая степень, ученое звание)
«18» января 2013 г.
Руководитель программы: И.М. Яшин– доктор биологических наук, профессор
(ФИО руководителя, ученая степень, ученое звание)
«18» января 2013 г.
Эксперт: Мамонтов В.Г.– дбн, профессор
(ФИО эксперта, ученая степень, ученое звание)
« 01» февраля 2013 г.
Программа обсуждена на научно-методическом заседании кафедры экологии
«09» января 2013 г., протокол № 1.
Зав. кафедрой экологии, профессор ___________________ И.И. Васенев
(подпись) (ФИО)
Согласовано:
Декан факультетаПАЭ, профессор: ____________________ В.Д. Наумов
(название факультета) (подпись) (ФИО декана)
«07» февраля 2013 г.
Председатель УМК
профессор _____________________ В.И. Кидин
(название факультета) (подпись) (ФИО)
«13» февраля 2013 г.
_______________________________
На обложке: оврагообразование в Среднем Поволжье России сопровождается трансформацией рельефа, почв (черноземов), пород, растительности речных террас и обмелением рек (фото Яшина И.М., 2012).
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение……………………………………………………………………… 5
Глава 1. Глобальная и региональная геоэкология………………………….8
Компоненты ландшафтов…………………………………………8
Практическая работа №1 Использование топографической карты
при геоэкологическом картировании ландшафтов…………………………….9
Задание № 1 к главе 1. Региональная геоэкология………………………....13
Глава 2. Геосферы Земли………………………………… ………………. ..16
2.1. Атмосфера…………………………………………………………16
2.2. Гидросфера………………………………………………………..17
2.3. Литосфера………………………………………………………….18
2.4. Биосфера…………………………………………………………..19
Глава 3. Ландшафты России………………………………………………....20
Глава 4. Методы геоэкологических исследований…….…………………….26
Глава 5.Педосфера Земли и ее функции………………..………...…………..31
5.1. Природные зоны и недра Земли…………….….............................32
Глава 6. Методология изучения ландшафтов……………………………..…38
6.1. Полевые и иные методы изучения ландшафтов…………………38
Глава 7. Геоэкология загрязнителей в геосферах Земли……………………43
7.1. Геоэкологические параметры нормирования экотоксикантов…49
Глава 8. Геоэкологическая оценка компонентов ландшафтов Подмосковья.60
8.1. Порядок выполнения работы № 2……………………………… ..62
Литература……………………………………………………………………….62
Словарь терминов………………………………………………………………..63
ВВЕДЕНИЕ
Геоэкология – одна из «молодых» и перспективных научных дисциплин. Она находится на стыке экологии и географии и привлекает внимание самых различных специалистов. Термин «геоэкология» предложил К. Троль в 1939 году, хотя он трактовал его более узко, чем это принято сейчас. В настоящее время в качестве объекта исследования науки «Геоэкология» принято считать как нативные, так и антропогенно преобразованные ландшафты на разных уровнях организации веществ – от ионов и молекул (изучение потоков химических элементов антропогенеза и нативных аналогов, которые давно и успешно исследуют геохимики) до геосфер Земли. Здесь работает один из принципов экологии: «мыслим глобально, действуем локально». В самом деле, размышляя, например, о таежном ландшафте России (его протяженность с севера на юг примерно 1000 км, а с запада на восток около 104 км) при его изучении выбирают стационарные участки небольшой площади в северной, средней или южной тайге в конкретном рельефе и под конкретной растительностью – хвойный лес, верховое болото, закочкаренный и закустаренный луг, центральная пойма реки. Чтобы охватить огромные площади ландшафтов применяют дистанционные методы зондирования – наблюдения со спутников, низко летящих самолетов и вертолетов. Используют также разную картографическую основу.
Цель геоэкологии – оптимизация ландшафта, проще сказать - ландшафтная организация территории России (и иных государств) и рациональное использование недр и природных ресурсов. Это означает, в частности, научно-обоснованное размещение производственных объектов, социально-бытовых, военных полигонов, свалок ТБО, курортных зон и др. К сожалению, нередко строительство различных промышленных и производственных сооружений, водозаборов, построек жилья проводится без анализа геологических, геохимических, почвенных и иных факторов, особенно в южных регионах – по побережью морей (Азовского, Черного и Каспийского). Подобный подход не учитывает периодические геодинамические процессы такие как сели, оползни и землетрясения. Причины разрушения городов и производств часто списывают на природные факторы, а огромный ущерб обычно компенсирует федеральный центр, что некорректно и неверно. Это относится и поймам крупных рек, где очень часто размещаются жилые постройки (реки Волга, Обь, Лена). Примерно один раз в десятилетие наблюдается катастрофическое половодье, жилища разрушаются, а из госбюджета нерадивым жильцам выплачиваются деньги. Это можно избежать, если знать основы геоэкологии. Данные сведения должны знать люди. К сожалению, некорректным размещением зданий (вблизи побережий океанов и морей) грешат такие государства как Бразилия, Индия, Япония, Индонезия. Катастрофические цунами не оставят шансов вовремя уйти людям из опасных зон: они расслаблены и увлечены отдыхом.
Причем, такие явления в Юго-Восточной Азии уже были недавно. Основоположник научного почвоведения В.В. Докучаев исследовал почвы с географических позиций: почвы являются незаменимым компонентом и продуктом конкретных ландшафтов. Почвы – это «кожа Земли». В.В. Докучаев первый предложил изучать почву как производную от пяти факторов почвообразования – климата, растительности (биоты), рельефа, почвообразующих пород и возраста ландшафта. Будучи профессиональным геологом, В.В. Докучаев отчетливо представлял значение рельефа, горных пород и ландшафта в формировании, развитии (эволюции) и пространственной дифференциации почв. В этой связи выглядит вполне логично, что именно В.В. Докучаев первый обосновал закон географической зональности почв на Земле («К учению о зонах природы», 1899).
Современная геоэкология большое внимание уделяет оценке взаимодействия человеческой популяции (и продуктов техногенеза) с компонентами биосферы. В этой связи уместно напомнить работы В.И. Вернадского (1922-1924) о ноосфере (новом состоянии биосферы - сфере разума), озвученные им на лекциях в Сорбонском университете в Париже. Так укрепилась экологическая парадигма в естествознании. Учение о биосфере, еще не получившее полного обоснования, развивается в тесном контакте с биогеохимией. Ноосфера – сфера разума. Однако достичь в полной мере разумного уровня жизни на Земле трудно. Пока над людьми довлеют иные ценности, иные устремления политиков. Духовность и уровень культуры людей в большинстве государств - крайне низкие.
Основной объект исследований в геоэкологии – ландшафты, точнее – фации и урочища, а также их компоненты. На глобальном уровне геоэкология изучает географические оболочки земного шара: атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу. Внимание приковывает и педосфера – почвенный покров – «кожа» Земли. Например, экосистемы Земли подразделяются на наземные и водные. Последние могут быть морскими и пресноводными. Среди пресноводных экосистем исследуются озера, реки, водохранилища. Вновь созданные агроэкосистемы испытывают мощную химическую нагрузку, усиливающуюся со временем. Химически активные, и новые для Биосферы вещества, включаются в трофические цепи, загрязняя корма, продукты питания и природные воды. В этой связи необходима диагностика загрязнителей (сведения об их составе, свойствах и формах миграции, а также о нормировании) и их поведение на барьерах миграции.
Данные вопросы можно регулировать на основе экологического нормирования ксенобиотиков. Данный подход определяется целым рядом факторов. Во-первых, необходима оценка источников загрязнения (их масштаб выпадений, химический состав и свойства, а также распределение по элементам ландшафта). Во-вторых, следует знать химические свойства целого ряда экотоксикантов – ионов тяжелых металлов, радионуклидов, полиароматических углеводородов, диоксинов, микотоксинов, нитратов и нитрозаминов, а также синтетических поверхностно-активных веществ, углеводородов в составе нефти - их пороговые концентрации, методы диагностики и поведение в различных биогеоценозах. В-третьих, важно определить современное геоэкологическое состояние компонентов ландшафтов и на этой основе разрабатывать и совершенствовать существующие нормативы оценки загрязнения экосистем. В-четвертых, поскольку здоровье человеческой популяции тесно связано с особенностями (и биогеохимическим качеством) ландшафтов, геоэкологическое нормирование распространяется и на адаптационные возможности людей в условиях интенсивного промышленного антропогенеза. При этом проводится также оценка устойчивости и биоразнообразия экосистем.
Существующая парадигма «контроль» ксенобиотиков обеспечивается санитарно-гигиенической системой показателей: предельно допустимая концентрация (ПДК), предельно допустимый выброс (ПДВ), остаточно-допустимая концентрация (ОДК) и ряд других. Важно отметить, что такой подход не учитывает региональные особенности ландшафтов и геосфер Земли. Не учитываются также типы почв и ландшафтов, процессы, обусловливающие динамику токсикантов. Их регулирование можно улучшить с помощью парадигмы «предупреждение», основанной на оценке биогеохимических потоков загрязнителей. Нормативы здесь иные, не статичные, а вытекающие из специфики функционирования биоты (и популяции человека) в определенных нативных и антропогенно-модифицированных ландшафтах, например агроэкосистемах. Работа в этом направлении продолжается.
В «Рабочей тетради» по дисциплине «Геоэкология» бакалавры самостоятельно выполняют практические задания и упражнения преподавателя, решают тематические и ситуационные задачи. В конце семестра «Рабочая тетрадь» должна быть аккуратно и правильно оформлена, подписана преподавателем. Сокращения в тексте не допускаются.
Предложения по улучшению содержания «Рабочей тетради» по курсу «Геоэкология» просим направлять по адресу: e-mail – ivan.yashin2012@gmail.com профессору И.М. Яшину, где данная тетрадь выложена в электронном варианте.