Страница 3 из 26
Пособие проиллюстрировано рисунками, схемами и авторскими фотографиями.
Предназначено для студентов и магистрантов учреждений высшего образования, обучающихся по специальностям экологического, географического и туристического профилей, но по объему справочно-информационного материала может быть полезно преподавателям смежных дисциплин, специалистам, занимающимся природопользованием и туристической индустрией, слушателям системы последипломного образования, магистрантам, а также широкому кругу читателей.
Авторы выражают свою искреннюю благодарность кандидату технических наук, доценту И.Н. Жмыхову и Е.А. Роговой за большую помощь в подготовке рукописи к изданию и предоставленные для нее авторские иллюстрации, а также рецензентам рукописи учебного пособия: сотрудникам кафедры природообустройства УО «Брестский государственный технический университет»; заведующему кафедрой кандидату технических наук, доценту О.П. Мешику; заведующему кафедрой экологического мониторинга и менеджмента Международного государственного экологического института имени А.Д. Сахарова БГУ доктору сельскохозяйственных наук, профессору С.Е. Головатому. Их замечания и пожелания помогли существенно улучшить структуру и содержание учебного пособия.
Глава 1. Земельные ресурсы
1.1. Литосфера и ее основные экологические функции
Земельные ресурсы планеты являются одним из элементов формирующей биосферу литосферы – верхней оболочки Земли, постепенно переходящей с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества и включающей земную кору и верхнюю мантию Земли (Реймерс, 1990).
Масса земной коры составляет 0,8 % массы всей Земли. Средняя плотность вещества земной коры 2,8 г/см3. Средняя толщина ее – приблизительно 30 км, с колебаниями 4–6 км под срединными океаническими хребтами и некоторыми абиссальными впадинами и до 55–70 км – под молодыми складчатыми горами.
В земной коре сверху вниз выделяют три слоя:
♦ осадочный, в котором преобладают глины, глинистые сланцы, песчаные, карбонатные и вулканогенные породы. Толщина осадочного слоя изменяется от 20–25 км в глубоких впадинах до практически полного его отсутствия на кристаллических щитах;
♦ гранитный, состоящий из таких пород, как граниты, гнейсы, гранодиориты, диориты, кристаллические сланцы, амфиболиты. Этот слой отсутствует под океанами, а на континентах его мощность достигает нескольких километров;
♦ базальтовый, сложенный кристаллическими породами основного состава, более плотными по сравнению с гранитным слоем. Под континентами его мощность составляет 15–40 км, а под океанами – 2–7 км (Голубев, 1999).
Земная кора совместно с верхней мантией образует тектоносферу – тот слой, в котором происходят основные тектонические движения и деформации, приводящие к изменению рельефа земной поверхности и океанического дна.
Литосфера лежит на астеносфере – более слабой, более горячей и более глубокой части верхней мантии. Граница между литосферой и астеносферой определяется различием на воздействие напряжения: литосфера остается жесткой в течение очень длительного геологического времени и деформируется разломами, в то время как астеносфера деформируется вязко и пластично. Литосфера разбита на тектонические плиты. Самая верхняя часть литосферы, что вступает в химическую реакцию с атмосферой, гидросферой и биосферой через процесс формирования почвы, называется педосферой.
Понятие о литосфере как о прочном внешнем слое Земли было разработано Джозефом Барреллом, который в ряде научных работ ввел основные понятия, термины и определения. Его концепция была основана на наличии значительных аномалий силы тяжести на континентальной коре. Исходя из этого, ученый сделал вывод, что должен существовать прочный верхний слой (литосфера) над более слабым текучим слоем (астеносфера).
Эти идеи были расширены геологом Реджиналдом Олдуортом Дэли в его основополагающей работе «Сила и строение Земли» (1940) и приняты геологами и геофизиками. Хотя представления о литосфере и астеносфере были разработаны задолго до этого, сама теория тектонических плит была сформулирована только в 1960-х гг. Понятия о том, что существует прочная литосфера и что она опирается на более слабую астеносферу, имеют важное значение для этой теории.
Существует два типа литосферы:
♦ океаническая литосфера, которая связана с океанической корой и существует в океанических бассейнах;
♦ континентальная литосфера, которая связана с континентальной корой.
Океаническая литосфера, как правило, имеет толщину около 50–100 км (но под срединно-океаническими хребтами она не толще, чем кора), в то время как континентальная литосфера – 40–200 км, верхний слой типичной континентальной литосферы толщиной 30–50 км является корой. Мантия литосферы состоит в основном из перидотитов.
Самые верхние горизонты литосферы находятся в совместном и взаимосвязанном взаимодействии с другими геосферами – атмосферой, гидросферой, биотой. В результате такого взаимодействия на поверхности литосферы образуется кора выветривания – совместный продукт деятельности воды, воздуха и живых существ. Именно на ней развиваются почвы. Мощность коры выветривания и ее строение подчиняются в целом закону географической зональности, устанавливающему, что в разных географических широтах повторяются географические зоны, обладающие определенными общими свойствами.
На суше литосфера покрыта педосферой (почвенный комплекс), биотой (растительность и животный мир) и криосферой (зона вечного льда и снега).
Сквозь почву и кору выветривания в литосфере происходит активный газообмен с атмосферой. Существует обмен между литосферой и гидросферой. Неоднородность литосферы является следствием всей геологической истории развития планеты Земля, т. е. энергетического взаимодействия основных противоположно направленных процессов – саморегулирования и поступательной эволюции. Расходуемую на геологические и биологические процессы энергию наша планета получает преимущественно из одного источника – Солнца. Однако в самой литосфере имеются также собственные источники энергии, прежде всего такие, как реакции распада радиоактивных элементов, протекающие с выделением огромного количества теплоты.
Непрерывное поступление энергии в той или иной форме в литосферу обусловливает неравновесность ее энергетического состояния, что проявляется землетрясениями, процессами горообразования, текучести рек, образования и исчезновения морей, изменения рельефа и ландшафта и т. д.
Наряду с энергией литосфера поглощает большое количество вещества в виде паров, газов, жидкой магмы из мантии, метеоритов из космического пространства и др. Вместе с тем земная кора отдает свои энергию и вещество в мантию и околоземное космическое пространство.
Именно непрерывный энерго- и массообмен литосферы с атмосферой, гидросферой, космическим пространством, внутренними глубинными сферами Земли является тем основным механизмом, который обусловливает протекание всех геологических и биологических процессов, наблюдаемых в литосфере и на ее поверхности.
Литосфера наряду с солнечной радиацией и космическим излучением является источником энергии, а также ее накопителем, преобразователем, поглотителем и передающей средой. Значительная часть этой энергии используется на поддержание геологических процессов и создание условий, пригодных для жизнедеятельности растительного, животного мира и человечества. Эти качества литосферы проистекают из особенностей ее строения, состояния и происходящих как внутри, так и на ее поверхности геологических процессов и реализуются через ее экологические функции.
Под экологическими функциями литосферы понимается все многообразие функций, определяющих и отражающих роль и значение литосферы, включая подземные воды, нефть, газы, геофизические поля и протекающие в ней геологические процессы, в жизнеобеспечении биоты, и главным образом человеческого сообщества (Трофимов, Зилинг, 2002).