089. Экологическая геология
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.
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.
Экологическая геология находится на стыке экологических и геологических дисциплин. 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).
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.
На огромных площадях поверхности Земли и в ее недрах на наших глазах происходит активизация различных неблагоприятных геологических процессов и явлений (оползней, селей, подтоплений и заболачиваний территорий, засолений почв и т.п.), вызванных или активизированных человеком, его неразумной хозяйственной деятельностью. Такие процессы искусственного происхождения стали называть инженерно-геологическими. По мере углубления экологического кризиса масштабы их проявлений на Земле все более возрастают. Инженерно-геологические процессы происходят наряду с природными геологическими, но их интенсивность, концентрация и другие параметры существенно превышают аналогичные природные. В связи с этим в современных условиях значение инженерной и экологической геологии в жизни общества неизменно возрастает.
090. ГЕОБОТАНИКА
Геоботаника – наука о растительном покрове Земли как совокупности растительных сообществ, или фитоценозов. Состоит из 2 разделов: фитоценологии и географии растительности.
Фитоценология – наука о фитоценозах.
География растительности – наука о закономерностях географического распределения синтаксонов (растительных сообществ различного ранга) по поверхности Земли.
Геоботаника включает в себя и экологию (демэкологию и синэкологию), т.к. изучает вопросы взаимоотношений популяций видов и растительных сообществ с окружающей средой; и в тоже время именно по этим разделам геоботаника входит в экологию. Геоботаника делится на:
Общую - рассматривает общие закономерности состава, структуры, динамики и географии растительных сообществ;
Специальную - изучает особенности тех же свойств фитоценозов применительно к отдельным типам растительности: лесную растительность изучает лесоведение, растительность тундры – тундроведение, лугов – луговедение, болот – болотоведение; определением условий среды по растительности занимается индикационная геоботаника.
В 1910г. геоботаника вышла из ботанической географии как самостоятельная наука
Цель геоботаники – познание причин и закономерностей формирования взаимоотношений растительных сообществ с условиями местообитания.
Основные задачи геоботаники:
Изучение состава и структуры фитоценозов.
Изучение экологии фитоценозов и их динамики.
Выяснение зависимости фитоценотического состава растительного покрова, флористического состава фитоценозов и их структуры от биотических и абиотических факторов, воздействия человека.
Анализ фитоценотических отношений между популяциями растений и взаимоотношений растительных сообществ с условиями местообитания.
Классификация, география и картографирование растительности.
Хозяйственная характеристика различных форм растительности и выявление путей их рационального размещения и устойчивого использования.
Основной объект фитоценологии – фитоценоз.
Фитоценоз – совокупность популяций видов растений, которые связаны с условиями среды и между собой в границах более или менее однородного по экологическим режимам участка территории или акватории. Элементарная форма растительности.
Фитоценоз является частью биогеоценоза, его основным энергетическим блоком, аккумулирующим солнечную энергию. Биогеоценоз – взаимообусловленный комплекс живых и косных (абиотических, неживых) компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии; является экосистемой, которая по границам совпадает с фитоценозом. Биогеоценоз состоит их биоценоза и экотопа.
Экотоп – определенный режим экологических факторов (воздушный, водный, температурный, минерального питания, температурно-радиационный и др.) на участке земной поверхности. Состоит из климатопа и эдафотопа и/или гидротопа.
Биоценоз – сообщество организмов в пределах биотопа. Биоценоз состоит из: фитоценоза, зооценоза и микробоценоза.
Биотоп – участок земной поверхности (суши или водоема) с однородными абиотическими условиями среды, т.е. экотоп, преобразованный живыми организмами (биоценозом).
Границы биогеоценоза определяются по горизонтали границами входящего в него фитоценоза, а по вертикали – высотой надземных органов растений и глубиной проникновения их подземных органов, а также микроорганизмов.
091. ЗООГЕОГРАФИЯ
Зоогеография – наука, изучающая распространение животных на земном шаре и устанавливающая общие закономерности этого распространения. С помощью зоогеографии можно установить общие закономерности и условия распространения животных на определенной территории.
Можно выделить некоторые основные объекты зоогеографии:
фауна;
ареал обитания.
За зоогеографией стоит довольно длинная история развития. Среди прочих, кто занимался зоогеографией, можно выделить А. Мензбира: он выделил четыре этапа в становлении зоогеографии. Первый этап имеет связь с влиянием библейских догам на научное сознание. Второй этап связан с влиянием теории катастроф. Третий этап характеризуется связью с распространением принципа актуализма, а четвертый — с пиком дарвинизма.
Периодизация и уточнение исторических моментов развития зоогеографии связаны с работами А. Г. Воронова и Г. В. Наумова — оба ученых поддерживали точку зрения Мензбира. Кроме того, зоогеография продолжительное время накапливала собственную научную базу, собирала перспективные данные, соотносила свои исследования с информацией из общей биологии, теории эволюции, палеоботаники и прочих областей знаний.
Благодаря этой науке есть возможность продемонстрировать закономерности распределения видов и прочих довольно крупных таксонов по планете. Кроме того, эта наука интересуется распространенностью целых фаунистических комплексов. В рамках зоогеографии исследуются процессы расселения, а также причины вымирания животных в определенной местности и система смены непосредственно ареалов.
Можно выделить следующие задачи зоогеографии:
изучение ареалов обитания видов в определенных областях планеты, населенных конкретными популяциями. С помощью зоогеографии можно сделать прогнозы возможных перспективных изменений ареалов обитания, их расширение или сужение в связи с человеческой деятельностью, либо определенных систематических групп живых организмов;
определение причин, задающих характер географического распространения животных организмов;
изучение изменений в видовом составе фауны конкретной местности, произошедших под влиянием антропогенных и природных факторов;
формулирование прогнозов изменений животного мира в близком будущем с целью предотвратить обеднение видового состава или его смещения в нежелательное для людей направление.
Есть перечень разделов, из которых состоит современная зоогеография:
регистрационная зоогеография;
сравнительная зоогеография;
каузальная зоогеография;
ареалогия;
историческая зоогеография;
ландшафтная зоогеография и др.
Одним из наиболее перспективных направлений в рамках зоогеографии является экологическая зоогеография, в центре внимания которой находится изучение влияния среды на распространение современных животных. Это достаточно молодая отрасль знаний, сведения которой часто связаны с отрицательным воздействием антропогенного фактора.
092. ГЕОГРАФИЯ РАСТЕНИЙ, ИЛИ ФЛОРИСТИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ
География растений - это важный раздел ботаники, задача которого состоит в изучении распространения и распределения растений на нашей планете, в установлении причин и закономерностей этого распространения, в изучении истории флоры континентов и мировой акватории. Происхождение и ход исторического развития флоры и ее отдельных компонентов (видов) - необходимая научная основа использования и охраны последних. Обогащение ассортимента возделываемых сельскохозяйственных культур путем интродукции немыслимо без учета ботанико-географических предпосылок. Для решения этих задач необходимо использовать выводы, а также применять методы ряда смежных наук: исторической геологии и палеонтологии, физиологии и морфологии растений и т. д. География растений - часть более общей науки биогеографии, которая исследует распространение в биосфере организмов и их естественных сочетаний - биоценозов.
Задача флористической географии, или флорологии, состоит в изучении распространения видов или систематических единиц более высокого ранга (родов, семейств) и их совокупностей - флор.
Флора - исторически сложившееся сочетание видов растений на определенной территории. Основной метод изучения их - ареалогический.
Ареал - это часть поверхности суши или акватории, в пределах которой встречают данный вид. В зависимости от поставленной задачи можно изучать ареал систематической единицы любого ранга (вид, род, семейство и т. д.).
Основа всякого ботанико-географического исследования заключается в установлении ареалов изучаемых видов (флористическая география), изучении истории становления и развития ареала (историческая география) и установлении закономерности распределения изучаемого вида в пределах ареала (экологическая география).
Для большей наглядности и удобства изучения ареал принято изображать на географических картах, где отмечают все известные пункты нахождения изучаемого вида. Особенно тщательно отмечают крайние пункты (в направлении всех стран света), за пределами которых данный вид не встречают. Затем эти крайние пункты соединяют замкнутой линией, которая очерчивает площадь распространения, то есть ареал, данного вида.
Каждый вид возник лишь однажды на определенной территории, которую называют центром происхождения вида. Отсюда он расселялся, пока не встречал непреодолимую преграду - горный хребет, море, неподходящие условия, конкуренцию других видов. Размеры ареалов различных видов сильно варьируют. Есть растения-космополиты, ареалы которых охватывают все континенты мира (кроме Антарктиды). Наибольшее число космополитов - водные растения, что объясняется однородностью водной среды (виды родов тростник - Phragmites, рдест - Potamogeton, частуха - Alisma и др.) или же сорные и мусорные (рудеральные) растения, связанные с деятельностью человека (виды родов: звездчатка - Stellaria, крапива - Urtica, одуванчик - Taraxacum, подорожник - Plantago и др.). Другой крайностью считают виды, локализованные на определенных, большей частью небольших участках суши и нигде в других местах больше не встречающиеся. Их называют эндемичными. Примеры таких видов: сосна пицундская - Pinus pithyusa (мыс Пицунда на Черноморском побережье Кавказа), пихта камчатская - Abies gracilis (Восточное побережье полуострова Камчатка), жень-шень - Раnax shin-seng (Дальний Восток) и др.
Замечательный отечественный ученый Н.И. Вавилов и его сотрудники показали, что возделываемые растения, как и дикорастущие, ограничены в продвижении, то есть имеют определенные ареалы, и возможности человека в распространении сельскохозяйственных растений не беспредельны.
Различают сплошные ареалы, когда вид занимает одну территорию, и разорванные (дизъюнктивные), когда вид занимает несколько явно разобщенных и настолько отдаленных друг от друга территорий, что обмен семенами или спорами между ними невозможен. Например: осока желтая - Carex flava (Северная Америка, Евразия), кислица обыкновенная - Oxalis acetosella (Европа и Сибирь до Байкала, Дальний Восток, Северная Америка), роза иглистая - Rosa acicularis {Северная Америка, Евразия) и др.
Большинство разорванных ареалов возникло в результате преобразования сплошных из-за локального (местного) вымирания особей. Это вторичное явление. На возникновение разорванных ареалов существенно влияли исторические факторы (оледенение, движение материков). На разобщенных материках имеется много общих семейств, родов и даже видов, что можно объяснить теорией горизонтального перемещения материков. Согласно этой теории в палеозойской эре на Земле существовала единая материковая суша. В меловом периоде мезозойской эры (после появления покрытосеменных) от нее отделилась Австралия. Связь Африки с Индией и Южной Америкой продолжалась до начала кайнозойской эры, а связь Евразии с Северной Америкой - до четвертичного периода кайнозойской эры.
В рамках ареала индивидуумы, его слагающие, распределены неравномерно. В одних местообитаниях их могут встречать массами, в других - изредка, а в третьих - могут вовсе не встречать. Это и будет распределение вида внутри ареала, иначе, его топография. Отдельные, хорошо выраженные местообитания (биотопы), занятые изучаемым видом, называют участками ареала. Разные участки ареала, обособленные пространственно и заметно отличающиеся условиями обитания, нередко содержат более или менее обособленные внутривидовые формы данного вида - экотипы, хеморасы и т.д.
Изучение ареалов позволяет представить географическое распространение растений на земном шаре. Одни семейства встречают только в тропиках, другие - во внетропической зоне, некоторые есть только в Америке или Австралии. Изучение флор отдельных территорий дает материал для флористического районирования, для выделения на земной поверхности флористических царств и более дробных флористических пространственных единиц - областей, провинций, округов и т.д. Одна из наиболее общепринятых теорий деления суши Земли принадлежит Л. Дильсу, который выделяет шесть флористических царств.