ЭЛЕКТРОННЫЙ ВАРИАНТ ЛЕКЦИЙ
по курсу «Землеведение» для студентов 1 курса (2 семестр)
(Пбаш, ПиМНО ДО)
Составитель: докт. психолог. наук, профессор Уразаева Ф.Х.
Всего лекций 14 (28 часов).
Основная литература:
1. Ратобыльский Н.С., Лярский П.А.
Землеведение и краеведение. – Минск: Университетское, 1987.– 414 с.
2. Уразаева Ф.Х.
Естествознание: планета Земля. – Уфа: БГУ, 2005.
3. Шубаев Л.П.
Общее землеведение. – М.: Высшая школа, 1977. – 343с.
Дополнительная литература:
1. Никонова М.А., Данилов П.А.
Землеведение и краеведение. - М.: Издательский центр «Академия», 2000.
2. Моисеев Н.Н.
Экология и образование. - М.: Юнисам, 1996.
3. Добровольский В.В.
География почв с основами почвоведения. - М.: Владос, 1999.
4. Никонова М.А.
Рабочая тетрадь для самостоятельной работы студентов по курсу «Землеведение и краеведение» на отделении начальных классов. - М.; МПГУ, 1999.
5. Пашканг К.В.
Практикум по общему землеведению. - Смоленск, 1996.
6. Акимова Т.А., Хаскин В.В.
Экология: Учебник для вузов.- М.: ЮНИТИ, 1999. – 455 с.
7. Богомолов Л.Н., Судакова С.С.
Общее землеведение. – М.: Недра, 1971. – 220 с.
8. Владимиров А.М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г.
Охрана окружающей среды. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991.– 423 с.
9. Зверев И.
Охрана природы и экологическое воспитание школьников // Воспитание школьников. – 1985. – №6. – С. 30-36.
10. Калесник С.В.
Общие географические закономерности Земли. – М.: Мысль, 1973. – 283 с.
11. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Ханов Р.М.
Экологическая азбука школьника. – Уфа: РИО,1992. – 192 с.
12. Моисеев Н.Н.
Экология и образование. – М.: «ЮНИСАМ», 1996. – 36 с.
13. Неклюдова A.C.
Полевая практика по природоведению. – М.: Просвещение, 1986. – 224 с.
14. Петросова Р.А., Голов В.П., Сивоглазов В.И.
Естествознание и основы экологии: Учебное пособие. – М.: Академия, 1998. – 288 с.
15. Уразаева Ф.Х.
Экологическая оценка водных ресурсов Урала и Приуралья: Монография. – Стерлитамак, 1997. – 84 с.
Словарь основных терминов
1. Землеведение
– это раздел физической географии, науки о географической оболочке Земли, ее вещественном составе, структуре, развитии и территориальном расчленении. Землеведение рассматривает общие физико-географические закономерности: строение земной поверхности, целостность и динамика географической оболочки.
2. Географическая оболочка,
представляет собой наружный слой Земли, в котором соприкасаются, взаимно проникают друг в друга и взаимодействуют нижняя часть атмосферы, гидросфера, литосфера и живое вещество планеты.
3. Галактика
(от греч. galaktikos – млечный) – это система млечного пути или космическая система, включающая 100 млрд. звезд различных типов, звездных скоплений, отдельных атомов и частиц, газа, пыли и другого межзвездного вещества. Все составные части галактики связаны в единую систему, и вместе с тем звезды удалены одна от другой на расстояния, исключающие их столкновения.
4. Солнце
– такая же звезда, как и другие звезды в галактике. Только оно находится относительно близко к Земле, чем другие звезды.
5. Солнечная атмосфера
. Солнце состоит из внутренних и внешних слоев. Внешние слои называются солнечная атмосфера. Она состоит из трех подслоев: фотосфера, хромосфера, солнечная корона.
6. Фотосфера
– непосредственно видимая часть (поверхность) Солнца. Ее мощность – 100–300 км. При наблюдении в телескоп оказывается, что фотосфера состоит из «гранул» (зерен), диаметр которых 1500 – 1800 км. Гранулы неустойчивы: каждые 2 – 5 мин они появляются и исчезают.
7. Хромосфера
– газовый слой, простирающийся до высоты 14000 км. В нем наблюдаются хромосферные вспышки и выбросы.
8. Солнечная корона
– наиболее высокие слои атмосферы Солнца, которые простираются до высоты в несколько радиусов Солнца от его края. Из солнечной короны постоянно происходит (радиальное) истечение плазмы со скоростями 300 – 400 км/с.
9. Солнечный ветер
– это распространение плазмы в межпланетное пространство, что представляет собой поток протонов и нейтронов.
10. Солнечная система.
Вокруг Солнца обращается 9 больших планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон со спутниками (их всего 42), астероиды (малые планеты), кометы, метеорные тела, межпланетный газ. Вместе с Солнцем эти небесные тела образуют солнечную систему. Масса этой системы на 99,8% сосредоточена в Солнце.
11. Земля
– это самая крупная из внутренних планет и самая массивная.
12. Материком
называется изостатически уравновешенный массив континентальной земной коры, имеющей структурное ядро в виде древней платформы, к нему примыкают молодые складчатые структуры.
13. Низменности или равнины
– это участки суши, лежащие на высотах от 0 до 200 м над уровнем моря. Они многочисленны на каждом материке, кроме Африки и занимают площадь большую, чем любая другая ступень суши – 48,2 млн. кв. км.
14. Возвышенности
, определяются следующей высотной ступенью – от 200 до 500 м. Они различаются между собой формами рельефа: на возвышенностях рельеф пересеченный, на плато – сравнительно плоский. Площадь, занятая возвышенностями, обширна – 33 млн. кв. км.
15. Горы.
Местность выше 500 м называют горами. Они могут быть низкими, средними и высокими. Низкие горы имеют такие вершины, которые не поднимаются выше 1000 м. Низкогорья занимают значительную часть материков, 27 млн. кв. км. Средние горы лежат в пределах от 1000 до 2000 м. И горы, поднимающиеся выше 2000 м, называются высокими или альпийскими.
16. Земная кора
– это комплекс поверхностных слоев твердого тела Земли. Выражение «кора» осталось от XIX в., когда, согласно космогонической гипотезе, считалось, что Земля образовалась из раскаленного вещества, при остывании которой на поверхности возникла затвердевшая корка. Современная наука считает, что вещество земной коры выделилось из мантии одновременно в процессе дифференциации. Мощность земной коры в среднем 45 км. Она имеет неоднородное строение.
17.
Магматические породы
– это породы, происшедшие как от застывания расплавленных магматических масс: гранит, диорит, базальт. В тех случаях, когда расплавленная магма, прорывая земную кору, выливается на поверхность, она быстро застывает. В результате быстрого остывания образуется сплошная или пузырчатая однообразная масса, похожая на шлак.
18. Осадочные породы
- это породы, образовавшиеся путем осаждения различных материалов из воды или воздуха. Эти осадочные горные породы образуются в результате выветривания или химического выпадения осадков воды, а также жизнедеятельности организмов. К ним относятся: песчаник, глинистый сланец, известняк. Осадочные породы, в зависимости от способа образования, делятся на обломочные, химические и органические:
19. Метаморфические
породы испытали сильное изменение и образовались при высокой температуре и большом давлении. К ним перечисляют: гнейс, мрамор, графит.
20. Обломочные породы
– это горные породы, происходящие из обломков различных твердых горных пород. Обломочный материал, скатываясь со склонов гор, образует мощные толщи осыпей. В осыпях встречаются обломки самых различных размеров – от огромных глыб до мельчайших пылинок. Мелкий обломочный материал уносится текучими водами. По пути остроугольные куски трутся друг о друга и приобретают округлую форму. В результате образуются гравий, песок, пыль, глина. Обломочные породы бывают рыхлые и твердые.
21. Химические породы
– это породы, получившиеся в результате оседания из водных растворов (каменная соль, гипс и известняковый туф).
22. Органогенные породы.
Горные породы, образовавшиеся в результате жизнедеятельности организмов, называют органогенными. Сюда относятся различные известковые породы, ископаемые угли и др.
23. Атмосфера.
Наша планета Земля окутана воздушной оболочкой, которую называют атмосферой. Состоит она из смеси газов:
азот 78%;
кислород 20%;
аргон 0,93%;
углекислый газ 0,03%;
прочие 0,02%
24. Тропосфера.
Нижний слой атмосферы называют тропосферой. Он распространяется до высоты 17 км над экватором и 8 км над полюсами. В этом слое сосредоточено почти 3/4 всей массы атмосферы, в нем непрерывно движется воздух, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. В тропосфере содержится почти вся вода, в ней происходят погодные процессы: облака, туманы, выпадение осадков (грады). Температура воздуха в этом слое понижается с высотой в среднем на 0,6о
С на каждые 100 м и на верхней границе достигает -70о
С.
25. Стратосфера.
Выше тропосферы расположен слой стратосферы, верхняя граница которого находится на высоте 50 км. Плотность и давление в нем незначительны. Разреженный воздух состоит из тех же газов, что и в тропосфере, но в нем значительно больше озона, который наблюдается на высоте 30-50 км.
26. Мезосфера.
За стратосферой над нагретым слоем верхней стратосферы, т.е. выше 50 км, лежит мезосфера, простирающаяся до 80-90 км.
27. Термосфера.
Над мезосферой расположена термосфера, простирающаяся до 800-1000 км. Как показывает название «термосфера», температура в ней повышается на высоте 150 км – до 200о
С, а на 600 км – до 1500о
С.
28. Экзосфера.
Выше 1000 км начинается внешняя атмосфера, экзосфера, простирающаяся до 3000 км. Здесь скорость движения газов приближается к критической – 11,2 км/с, и они рассеиваются в межпланетное пространство.
29. Загрязнением окружающей среды
считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для неё физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.
30. Загрязнителем
может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид (главным образом микроорганизмы), подающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации – предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.
31. Экологическое образование
– это формирование экологического сознания и мышления на основе активной жизненной позиции. Пробуждение экологического сознания неразрывно связано с осознанием человеком своей роли на Земле. В настоящее время вследствие технического прогресса, урбанизации общества человек перестал ощущать себя и окружающую среду как единое целое в пределах биосферы.
32. Азимут
– угол, образованный направлением на север и направлением на выбранный объект, измеряемый по ходу часовой стрелки от направления на данный предмет в пределах от 0 до 360.
33. Глазомерная съёмка
представляет собой упрощенную топографическую съемку местности, производимую с помощью визирной линейки, компаса и маршрутной.
34. Погода
представляет собой физическое состояние атмосферы над данной территорией и на данное время.
35. Климат
– это многолетний режим погоды, который с небольшими колебаниями удерживается в данной местности на протяжении веков. Слово "климат" происходит от греческого, что означает "наклон" (имеется в виду угол падения солнечных лучей).
Лекция 1. ЗЕМЛЯ, СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА И ВСЕЛЕННАЯ
1.1. Общие сведения о галактике и Солнечной системе
Строение и состав Солнечной системы. Внутренние и внешние планеты. Гипотезы о происхождении солнечной системы. Галактика (от греч. galaktikos – млечный) – это система млечного пути или космическая система, включающая 100 млрд. звезд различных типов, звездных скоплений, отдельных атомов и частиц, газа, пыли и другого межзвездного вещества. Все составные части галактики связаны в единую систему, и вместе с тем звезды удалены одна от другой на расстояния, исключающие их столкновения.
Большая часть компонентов в галактике занимает объем линзообразной формы. Ее поперечник – около 100 тыс. а толщина внутри – около 12 тыс. световых лет. Центральная плоскость галактики образует галактический экватор. Ядро галактики малодоступно для наблюдения. Установлено, что в нем находится скопление наиболее массивных звезд.
Солнечная система находится далеко от центра, на расстоянии в 30 тыс. световых лет. Вращение галактики происходит вокруг оси симметрии против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса мира. Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 200 млн. лет. Это время называется галактическим годом.
Происхождение галактики остается до сих пор неразгаданной тайной природы. В настоящее время предполагают, что наша галактика образовалась из газового облака, состоящего из водорода. Столкновение газового вещества приводило к потере скорости и переходу кинематической энергии в тепловую. При этом менялись форма и размеры газового облака, которое при быстром вращении приобретало форму сплющенного диска. На начальной стадии эволюции Галактики из межзвездной газово-пылевой среды образовались первые звезды. Как показывают наблюдения, они появлялись и в более позднее время. Сейчас предполагают, что возраст старых звезд равен 1010
, а молодых – 106
лет.
Строение Солнца. Диаметр Солнца составляет 1млн 400000 км, 70% его массы составляет водород, 29% гелий, и 1% – другие элементы периодической системы Менделеева. Средняя плотность Солнца равна 1,41 г/см3
(одна целая, сорок одна сотая). Источником энергии, излучаемой Солнцем, служат ядерные реакции, превращения атомов водорода в гелий, а в центре, кроме того – углеродный цикл. Но этот процесс будет продолжаться много миллиардов лет. Температура на поверхности Солнца – около 6000о
С. При такой температуре вещество не может быть твердым и даже жидким. На поверхности Солнца бушуют огненные вихри, раздаются ни с чем не сравнимые взрывы, фонтаны раскаленного газа взлетают на высоту до млн. километров.
Солнце также вращается вокруг своей оси подобно земле (только солнечные сутки длятся не 24 часа, а 25-30 Земных суток). Солнце состоит из внутренних и внешних слоев. Внешние слои называются солнечной атмосферой. Она состоит из трех подслоев:
1. Фотосфера.
2. Хромосфера.
3. Солнечная корона.
1. Фотосфера – непосредственно видимая часть (поверхность) Солнца. Ее мощность – 100–300 км. При наблюдении в телескоп оказывается, что фотосфера состоит из «гранул» (зерен), диаметр которых 1500 – 1800 км. Гранулы неустойчивы: каждые 2 – 5 мин они появляются и исчезают.
2. Хромосфера – газовый слой, простирающийся до высоты 14000 км. В нем наблюдаются хромосферные вспышки и выбросы.
3. Солнечная корона – наиболее высокие слои атмосферы Солнца, которые простираются до высоты в несколько радиусов Солнца от его края.
Из солнечной короны постоянно происходит (радиальное) истечение плазмы со скоростями 300 – 400 км/с. Распространение плазмы в межпланетное пространство называется солнечным ветром и представляет собой поток протонов и нейтронов. От Солнца зависит жизнь на Земле. Всякие изменения его активности влекут за собой определенные изменения на земле.
Проблему «Солнце – живое вещество географической оболочки» исследует наука – гелиобиология (helex – Солнце), основоположником, которой является Чижевский. Им установлена достоверная связь поведения микроорганизмов с солнечной активностью. С одиннадцатилетним циклом солнечной активности связано массовое появление вредителей леса и сельскохозяйственных культур. С периодической деятельностью солнца связаны многие заболевания человека. Достижения гелиобиологии используют в профилактике сердечно-сосудистых, нервно-психических заболеваний.
Как мы отметили, в Галактике почти 100 млрд. звезд. С одной звездой, т.е. с Солнцем мы познакомились. Солнце – такая же звезда, как и другие звезды в галактике. Только оно находится относительно близко к Земле, чем другие звезды. Свет от Солнца до Земли доходит за 68 мин (скорость света – 300000 км/с), а свет от других звезд, даже от самой ближайшей, идет более 4 лет, а от далеких – сотни, тысячи, сотни тысяч, млн. И можно представить, что Галактика, в которой вращается Земля, имеет гигантские размеры. До Солнца самолету, летящему со скоростью 1000 км/ч, потребуется 17 лет.
Лекция 2. Земля – планета Солнечной системы
Вокруг Солнца обращается 9 больших планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон со спутниками (их всего 42), астероиды (малые планеты), кометы, метеорные тела, межпланетный газ. Вместе с Солнцем эти небесные тела образуют Солнечную систему. Масса системы на 99,8% сосредоточена в Солнце.
План строения Солнечной системы во многом такой же, как и Галактики:
1) все планеты находятся приблизительно в одной плоскости;
2) их орбиты, за исключением Меркурия и Плутона, обладают малым эксцентриситетом.
1.Обращение планет вокруг Солнца происходит в одну сторону – против часовой стрелки (для наблюдателя, смотрящего с Северного полюса).
2.Осевое вращение планет, за исключением Венеры и Урана происходит в ту же сторону.
3.Размеры планет увеличиваются от начала (от Меркурия) к середине (к Юпитеру) и уменьшаются к концу системы (к Плутону); аномально мал Марс.
4.Среднее расстояние планет от Солнца увеличивается закономерно.
Планеты по физическим свойствам делятся на две группы:
1.Внутренние – типа Земли – Меркурий, Венера, Земля, Марс.
2.Внешние – планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
Вне групп остается Плутон – самая далекая небольшая планета, еще слабо изученная. Многие ученые считают, что за Плутоном могут быть обнаружены новые планеты. Расчеты позволяют предположить о существовании десятой планеты за орбитой Плутона. Они считают, что планета движется по очень вытянутой орбите, делая полный оборот за 1000 лет.
Отдельно также рассматривают астероиды. Это группа небольших планет, на которых силы тяготения настолько незначительны, что не сформировали шаровой фигуры; астероиды угловатой формы, напоминающей осколки. Астероиды и малые планеты образуют самостоятельный пояс между Марсом и Юпитером. По оценке М.М. Ермолаева (1975), общее число астероидов в Солнечной системе достигает 50-60 тыс.
Планеты типа Земли состоят из тяжелых элементов, твердые, обладают значительной массой, но невелики по размерам. Планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун – при громадных размерах имеют малую среднюю плотность.
Первая от Солнца планета Меркурий лишь немного больше Луны, но плотность ее такая же, как и Земли. При малых размерах это дает небольшую массу, всего 0,05% земной массы. Вокруг Солнца Меркурий обращается за 88 дней, вокруг оси он вращается медленно. При небольшом удалении от Солнца и медленном вращении поверхность Меркурия нагревается на солнечной стороне до 6130
К, а на ночной стороне остывает до 2400
К. Атмосфера на нем не обнаружена. Жизнь в этих условиях зародиться не могла.
Вторая планета Венера по многим свойствам похожа на Землю. Поверхность ее закрыта плотной атмосферой. Информация о природе этой планеты получена с помощью советских автоматических межпланетных станций. По массе составляет 0,82% земной. Венера близка к Земле, и поэтому Венера удерживает атмосферу, причем более плотную, чем земная. Вращение Венеры существенно отличается от вращения Земли. Вокруг Солнца она обращается за 225 земных суток. Ось вращения почти перпендикулярна к плоскости орбиты, наклон около 20
, поэтому смены времен года на Венере нет. Суточное вращение с востока на запад и медленное – 243 земных суток. Значит, сутки длиннее, чем год.
Тепловой режим Венеры определяется близостью к Солнцу и характером атмосферы. Нагревание влияет на формирование химического состава атмосферы: она на 97% состоит из углекислого газа, азота – не более 2%, кислорода практически нет, а водяного пара близ слоя облаков обнаружено не более 0,1%. Поверхность Венеры нагрета до 4800
С. Благодаря приливному трению, значительному при небольшом удалении от Солнца, Венера медленно вращается вокруг оси.
Марс – последняя планета из группы земных – для науки представляет наибольший интерес, так как она – единственная, кроме Земли, планета в Солнечной системе, где возможно существование живых организмов, хотя бы примитивных. Многие физические условия на этой планете не противоречат появлению живого вещества. Марс облетели и сфотографировали с близкого расстояния несколько АМС. По размерам Марс вдвое меньше Земли. Марс лишен тяжелого ядра. Отсутствие тяжелого ядра ограничивает развитие биосферы.
Вокруг своей оси Марс вращается быстро, за 24 часа 37 мин. – почти так же как Земля. Ось вращения наклонена к плоскости орбиты на 650
04/
. Это определяет смену сезонов года. Но марсианский год продолжается 687 земных суток. Находясь от Солнца в 1,5 раз дальше Земли, Марс и тепла получает в 2,5 раза меньше, чем наша планета. У Марса, как и у Земли, есть атмосфера. Однако вследствие малой массы планеты атмосфера очень разряженная. Воздух на Марсе полностью состоит из СО2
, есть незначительное количество азота и аргона. Обнаружен водяной пар, но его очень мало.
Климат Марса благодаря значительному удалению от Солнца и разряженной атмосфере – холодный и резко континентальный. Днем t может достигать до +200
С, а ночью падает до -450
. Воды в жидком виде на поверхности Марса нет, всюду вечная мерзлота, препятствующая подъему грунтовых вод. Вода все же проникает в атмосферу, но в разряженном воздухе быстро испаряется.
Движение земли вокруг солнца.
Вращаясь вокруг своей оси, Земля в тоже время движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/с. При такой большой скорости она совершает полный оборот вокруг Солнца в течение примерно 365 суток/5часов 48 мин 46 секунд, проходя за это время 937 млн.км. Путь, по которому Земля обращается вокруг Солнца, называется орбитой (рис. 1.1.). Орбита представляет собой замкнутую кривую, имеющую форму эллипса (овала). Земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом 66о
30’. При движении земля сохраняет угол наклона оси к плоскости орбиты, вследствие чего северное и южное полушария получают одновременно неодинаковое количество света и тепла. От этого происходит смена времен года.
Рис.1.1. Орбита движения Земли
Если бы земная ось не имела наклона, а была перпендикулярна плоскости орбиты, то продолжительность дня и ночи была бы одинаковой (12 часов), и не было бы никаких смен времен года. В день зимнего солнцестояния, 22 декабря, Земля северным полушарием повернута от Солнца, южным – к Солнцу, поэтому угол падения солнечных лучей на земную поверхность в северном полушарии наименьший, с ним связано минимальное поступление солнечной радиации – устанавливается зима. В южном полушарии – лето.
В день летнего солнцестояния, 22 июня, земной шар обращен к Солнцу северным полушарием, южным – от Солнца. В это время у нас Солнце занимает наиболее высокое положение на небосводе – устанавливается лето. В южном полушарии – зима. В дни равноденствия – 21 марта, 23 сентября – оба полушария освещаются одинаково, устанавливается переходный сезон.
Рис.1.2. Времена года
Единицей измерения времени является год (рис.1.2) – отрезок времени, за который Земля совершает оборот вокруг Солнца. Этот отрезок не имеет целого числа дней, а состоит из 365 дней, 5 часов, 48 мин, 46 секунд и называется тропическим годом. Пользоваться тропическим годом неудобно. Каждый год остаток сверх целого числа дней, переходил бы в следующий год. Новый год начинался бы не в 0 часов 1 января, а на 6 часов позднее. В 46 г. до н. эры при Ю. Цезаре в Риме был принят юлианский календарь, где остаток целого числа дней, принятый округленно за 6 часов, за 4 года составляет полные сутки. Поэтому каждый 4 год к 365 дням прибавляется 1 день. Такой год называется високосным. Признаком високосных годов является их делимость на 4. В связи с округлением 5 часов, 48 мин, 46 секунд до 6 часов юлианский год больше тропического на 11 мин 14 сек. Хотя разница и небольшая, но за длительное время она становилась существенной. В XVI веке эта разница достигла уже 10 суток. В России календарь нового стиля введен 1 февраля 1918 года, разницу между старым и новым стилем (13 дней) исправили путем перенесения 1 февраля на 13 дней вперед. Вместо первого февраля стали считать 14 февраля и так далее.
Местное время.
Местное время – это время на одном меридиане. Местным временем пользоваться неудобно. По мере перемещения на восток или запад приходилось бы переставлять стрелки часов. Чтобы избежать этого, введено так называемое международное время.
Весь земной шар разделен на 24 пояса соответственно количеству часов в сутках. Каждый пояс, т.о., охватывает 15о
по долготе. Нумерация поясов установлена с запада на восток, начиная от нулевого или гринвичского меридиана. Границы между поясами проводятся по меридианам. БываЮт отклонения в связи с необходимостью проводить их по государственным или административным границам.
Декретное время.
С целью экономии электроэнергии и более полного использования населением солнечного освещения в утренние часы, 1930 г. в нашей стране во всех поясах часовые стрелки переведены на час вперед.
Лекция 3. Формы и размеры Земли. Значение шарообразности Земли. Земля – сфероид. Земля-геоид
Земля – самая крупная из внутренних планет и самая массивная. При непосредственном наблюдении на местности поверхность Земли кажется плоской. Такой ее считали в древности. Много времени и усилий потребовалось человечеству, чтобы убедиться, что Земля имеет шарообразную форму. Когда и кто впервые это понял, в точности неизвестно, бесспорно, это было давно.
Значение шарообразности Земли.
До V века до н.э. представление о форме Земли основывалось на чувственном восприятии: она считалась плоской, дискообразной, окруженной мифической рекой Океан. В IV в. до н.э. пифагорейцы создали учение о шарообразности Земли. Оно не выводилось из опытных наблюдений, а основывалось на логике: Земля как совершенное тело должна иметь и “совершенную” форму – шаровую. Представление о шарообразности Земли утвердилось не сразу.
Они были произведены после того, как Аристотель (IV в. до н.э.) доказал, что Земля – шар. Эратосфен (III в. до н.э.) высчитал его размеры, получив удивительно близкие к действительной длине большого круга – около 40000 км Он исходил из того, что в день летнего солнцестояния в городе Сиене (теперь Асусен, Египет) Солнце, находясь в зените, отражается в глубоких колодцах. В Александрии (790 км севернее Сиены), в это время солнечные лучи падают не вертикально, а под углом в 7о
12' (угол был определен при помощи скафиса). Эратосфен рассмотрел расстояние между Александрией и Сиеной как часть дуги земной окружности, которая равняется 790 км, и определил длину дуги в 1о
– 107 км, а после определил, чему же равны все 360о
, т.е. получил 39500 км
Концепция шарообразной Земли произвела переворот в мировоззрении о представлении, о пространстве и имела огромное значение в развитии естествознания и философии.
1. Шаровая фигура при минимальном объеме концентрирует максимальную массу материи. Вещество планеты сжимается, внутри формируется центральное ядро и оболочки. Оболочечное строение Земли – одно из самых фундаментальных ее свойств. Внутри тела Земли господствуют силы тяготения, в атмосфере – силы сцепления.
2. Солнечные лучи на шаровую поверхность падают в разных широтах, под разными углами (рис.1.3). Это создает сферическое термическое поле Земли – количество тепла от экватора к полюсам уменьшается, формируются термические пояса – жаркий, два умеренных и два холодных. Распределение тепла по земной поверхности – главная причина формирования климатов.
Шарообразная форма планеты обуславливает постоянное разделение ее на освещенную дневную и неосвещенную ночную половины. Вместе с вращением вокруг оси это определяет суточную ритмику теплового режима географической оболочки.
Земля – сфероид.
Фигуры планет создаются действием сил двух родов:
а) тяготения, которые формируют шаровую форму (на Земле силы тяготения в сотни раз больше, чем сцепление стали, на малых небесных телах, например астероидах, действуют силы сцепления, поэтому эти тела не имеют шаровой формы);
б) центробежными от осевого вращения, которые вызывают полярное сжатие (сплюснутость) и определяют сфероидальную форму.
Рис. 1.3. Углы наклонов солнечных лучей на шаровую поверхность Земли
Центробежная сила придала Земле форму эллипсоида вращения, поверхность которого ближе к центру Земли у полюсов и дальше от него у экватора, подобно поверхности колец, сжимающихся при вращении.
Отступление эллипсоида от шара невелико – всего 21,5 км на полюсах (рис.1.4). Для процессов, происходящих в географической оболочке, распределения тепла, движения воздушных масс, расселения растений и животных – это не имеет значения.
Рис. 1.4. Форма эллипсоида Земли.
Rn
– 6356,8 км;
R
э – 6378,3 км;
R
э –
Rn
= 6378,2– 6356,8 = 21,5 км
Но сферическая деформация отражается на тектонике земной коры и, следовательно, на рельефе.
Еще в 1754 г И. Кант высказался о приливном трении, замедляющем вращение Земли. Поздней было доказано, что за геологическое время (с архея) сутки удлинились примерно на 4 часа. Происходит вековое замедление осевого вращения Земли. Через миллиард лет продолжительность суток возрастет до 31 часа. Полярная сплюснутость Земли была обнаружена еще в XVII в. В 1672 году из Парижа в Коенну были перевезены часы, маятник которых имел такую длину, при которой в Париже период качания равнялся секунде. Близ экватора часы стали отставать на 2 минуты в сутки, и маятник пришлось укоротить на 2 мм. Это явление Ньютон объяснил уменьшением силы тяжести в экваториальных широтах по сравнению со средней, которое вызвано сжатием Земли с полюсов и втянутостью по экватору.
Геодезические работы, проведенные под руководством Ф.Н. Красовского показали, что представление о форме Земли как о сфероиде недостаточно. Экваториальные полуоси или радиусы земного сфероида неодинаковые.
Приливы и отливы наблюдаются не только на море, но и на суше. В районе Москвы, например, поверхность земли два раза в сутки поднимается и опускается примерно на 1040 см, но мы этого не ощущаем.
Земля – геоид.
Кроме сил тяготения, фигура Земли определяется и распределением в ее теле тяжелых и относительно легких горных пород, поскольку с их плотностью связано значение силы тяжести. В местах скопления тяжелых пород поверхность фигуры должна отступать к центру планеты, а там, где скопились породы меньшей плотности – от центра.
Фигурой планеты
называется не ее физическая поверхность с горами, и низменными равнинами; это теоретическая – уровненная поверхность, которая всюду перпендикулярна направлению силы тяжести или отвесу. Она получила название геоида (что буквально означает – форма Земли) форма Земли не совпадает ни с какой математической фигурой и сугубо индивидуальна.
В последние годы обнаружено, что Земля слегка грушеподобна: в средних широтах южного полушария поверхность геоида несколько (20 м) выше сфероида. На экваторе они совпадают, в средних широтах северного полушария геоид ниже сфероида. Северный полюс приподнят на 15 м, южный полюс опущен на 20 м. А вся Антарктида на 30 м ниже эллипсоида.
Лекция 4. История Земли
Историю Земли принято подразделять на два возраста – космогонический и геологический. Первый длился 2-3 млрд. лет, в течение которых Земля формировалась как планета из космической пыли. Геологический возраст продолжается около 3-5 млрд. лет с тех пор как Земля стала планетой, когда у нее образовалась земная кора.
Наиболее крупные геохронологические подразделения зоны (от греч. «век», «эпохи»):
– крептозой (от греч. – «скрытый») – жизни, охватывающей весь декембрий, в отложениях которого нет остатков скелетной фауны;
– фанерозой (от греч. – «явный») – жизни от начала кембрия до нашего времени, с богатой органической жизнью, в том числе со скелетной фауной. Эти эоны не равноценны по продолжительности – 3 – 5 млрд. лет (крептозой) и 0,5 млрд. лет фанерозой.
Зоны делятся на эры.
1.Архейская (от греч. – «начало») – эра начала жизни, длилась 900 млн. лет, закончилась 2600 млн. лет до нашего времени.
2.Протерозойская (от греч. – более ранний) – эра ранней жизни, охватывает огромное время – свыше 2 млрд. лет, от 2600 млн. до 570 млн. лет назад.
3.Палеозойская (от греч. – «древний») эра древней жизни, продолжалась 257 млн. лет, от 570 до 313 млн. лет назад.
4.Мезозойская (от греч. – «средний») – эра средней жизни, охватывает время от 313 до 65 млн. лет до нашего времени, т.е. длилась она 248 млн. лет.
5.Кайнозойская или Неозойская эра – эра новой жизни. Она продолжается около 65 млн. лет. Кайнозойская эра отличается от предыдущих эр тем, что ее растительный и животный мир приближается к современному.
Кайнозойская эра делится на три периода: палеогеновый, неогеновый и четвертичный.
Четвертичный период продолжался 1,5 млрд. лет, он именовался великим оледенением. В первой половине четвертичного периода материковый лед толщиной до 2 км неоднократно наступал со Скандинавских гор и Гренландии на сушу. Наиболее важным событием четвертичного периода было появление человекообразных обезьян и человека.
Каждая горообразовательная эпоха вызывала существенные изменения всей природы земной поверхности, в том числе и органического мира. В соответствии с этими изменениями геологическая история Земли, насчитывающая 3,5 млрд. лет, распадается на 5 неравных по времени эр.
Таким образом, абсолютный возраст Земли – 4-5 млрд. лет. Литосфера начала формироваться через 1,5 млрд. лет, т.е. 3,5 млрд. лет тому назад.
Архейская, или протерозойская эра длилась около 3,5 млрд. лет, за это время было несколько орогенических эпох, 2 млрд. лет назад появились первые водоросли. Около 570 млн. лет назад началась геологическая история Земли. Она составляет небольшой отрезок времени, но в течение его развились не только высокоорганизованные животные и растения, но и появился человек с его современной культурой.
Лекция 5. Материки и океаны
Происхождение материков.
Двум качественно различным этапам земной поверхности – материковому и океаническому – соответствует 2 основных уровня планетарного рельефа – поверхности материков и ложе Мирового океана.
Материком называется изостатически уравновешенный массив континентальной земной коры, имеющей структурное ядро в виде древней платформы, к нему примыкают молодые складчатые структуры.
Если к выделению материков подходить по "островному" принципу, то их шесть: Евразия, Африка, Северная Америка, Антарктида, Южная Америка, Австралия.
Многие ученые выделяют Европу и Азию в качестве самостоятельных материков, т.к. Евразия в структурно-тектоническом отношении не едина.
В основе каждого материка лежит одна платформа, и только в Евразии их шесть: Восточноевропейская, Сибирская, Китайская, Таримская, Аравийская, Индостанская.
Поскольку материковая земная кора, в отличие от океанической, разорвана, границы между материками очевидны: Центральная Америка (условно линия раздела проведена по Панамскому каналу), Красное море и Суэцкий канал, Берингов пролив, и только граница между Европой и Азией условна: водораздельная линия Уральского хребта, р. Урал, Каспийское море и Кумо-Маннышская впадина.
Происхождение материков. Уже беглого взгляда на глобус достаточно, чтобы увидеть, что материки на Земном шаре образуют два ряда:
Экваториальный – Африка, Австралия, Южная Америка.
Северный – Северная Америка, Евразия.
Вне этих рядов остается Антарктида.
Положение материков – это не только внешняя черта земного рельефа. Оно отражает историю развития материковой литосферы на генетической основе и объясняет положение и геоморфологическое сходство родственных глыб земной коры – материков. Ученые считают, что южные материки представляют собой части (осколки) единого в палеозое мегаконтинента – Гондваны. Северные материки в это время были объединены в другой континент – Лавразию. Между ними в палеозое и мезозое находилась система обширных морских бассейнов, получившая название океана Тетис. Он протягивался от Северной Африки, через Южную Европу, Кавказ, Переднюю Азию, Гималаи.
В неогене на месте этой геосинклинали возник альпийский складчатый пояс. А в начале мезозойской эры Гондвана раскололась на отдельные глыбы, которые под действием внутренних сил стали горизонтально перемещаться.
Как доказано математически, перемещение контура на поверхности сферы всегда сопровождается его поворотом. Следовательно, часть Гондваны не только перемещалась, но и разворачивалась. Первый раскол Гондваны произошел на границе Триаса и Юры, около 175 млн. лет назад; отделилась Афро-Америка. На границе Юры и Мела 130 млн. лет назад Южная Америка отделилась от Африки на границе Мела и палеогена. Индостанская глыба соударялась с Азией, и Антарктида отошла от Австралии.
Распадом Гондваны хорошо объясняется форма материков, их геологическое сходство, а также история растительного покрова и животного мира южных материков. История раскола Лавразии так тщательно, как Гондваны, не изучена.
Вертикальное расчленение суши.
На материках в некотором удалении от океана небольшие участки суши лежат ниже уровня моря. Они называются депрессиями (лат.– снижение). Наибольшая по площади из них – южная часть Прикаспийской низменности с минимальной отметкой (-28 м).
Площадь, занятая депрессиями, невелика, всего 800 тыс. км. Участки суши, лежащие на высотах от 0 до 200 м над уровнем моря, называются низменностями или змеиными равнинами. Они многочисленны на каждом материке, кроме Африки и занимают площадь большую, чем любая другая ступень суши – 48,2 млн. кв. км.
Следующая высотная ступень – от 200 до 500 м – представлена возвышенностями. Они различаются между собой формами рельефа: на возвышенностях рельеф пересеченный, на плато – сравнительно плоский. Площадь, занятая этой ступенью, также обширна – 33 млн. кв. км. Выше 500 м располагаются горы. Они могут быть низкими, средними и высокими.
1. Низкими горами условно называются такие, вершины которых поднимаются не выше 1000 м. Низкогорья занимают значительную часть материков, 27 млн. кв. км
2. Средние горы лежат в пределах от 1000 до 2000 м.
Урал, Карпаты, Забайкалье – хребты Восточной Сибири. Площадь, занимаемая ими, меньше низкогорной, около 24 млн. кв. км
3. Горы, поднимающиеся выше 2000 м, называются высокими или альпийскими. На высокие горы приходится всего 16000 кв. км, причем чем выше горные вершины, тем меньшую площадь они занимают и, наконец, на высоте горы Джомолунгма (88 48 м) она сходит на нет.
Средняя высота суши – 870 м. Средняя глубина океана – 3800 м.
Закономерности расположения континентов.
1. Большая часть суши сосредоточена в северном полушарии – Евразия, больше половины – Африка, Северная Америка и часть Южной Америки. В южном остались небольшая Австралия, части Америки, Африки и Антарктида. Северное полушарие оказалось материковым, 39% приходится на сушу, 61% покрыто водой. На южном полушарии 19% приходится на сушу, 81% площади покрыто водой.
2. Почти все материки имеют форму клиньев или треугольников, острые вершины которых обращены на юг. Это, вероятно, говорит о том, что Гондвана имела овальную форму; осколки её, естественно, должны быть клиновидными.
Землеведение рассматривает общие физико-географические закономерности: строение земной поверхности, целостность и динамика географической оболочки.
Таблица 1
Название и размеры островов
| Название острова |
Площадь в тыс. км2
|
| 1 Гренландия |
2176 |
| 2. Нов. Гвинея |
829 |
| 3. Калимантан |
734 |
| 4. Мадагаскар |
590 |
| 5. Баффинова Земля |
512 |
| 6. Суматра |
435 |
| 7. Великобритания |
230 |
| 8. Хонсю |
223 |
| 9. Виктория |
212 |
| 10. Земля Эльсмеера |
200 |
| 11. Сулавеси |
179 |
| 12. Южные острова Новой Зеландии |
150 |
| 13. Ява |
126 |
| 14. Сев. Острова Новой Зеландии |
115 |
| 15. Ньюфаундленд |
111 |
| 16. Куба |
107 |
| 17. Люсон |
105 |
| 18. Исландия |
103 |
| 19. Минданао |
94 |
| 20. Нов. Земля |
82 |
| 21. Гаити |
77 |
| 22. Хакайдо |
77 |
| 23. Сахалин |
76 |
| 24. Ирландия |
70 |
| 25. Тасмания |
68 |
| 26. Баика |
68 |
| 27. Шри-Ланка |
65 |
| 28. Девон |
51 |
Таблица 2
Крайние мысы континентов и частей света.
| Части света |
Крайняя т. мыса |
Название мыса |
Широта и долгота, т.е. географические массы |
| Азия |
Северная Южная Западная Восточная |
Челюскин Пиай Баба Дежнева |
74о
1 о
26 о
169 о
|
| Европа |
Северная Южная Западная Восточная |
Нордкин Тарифа Рока Лепсонет |
71 о
35 о
9 о
67 о
|
| Северная Америка |
Северная Южная Западная Восточная |
Мерчисон Лепсонет Принц Уэльский Принц Чарльз |
71 о
9о
168 о
55 о
|
| Африка |
Северная Южная Западная Восточная |
Эль-Абъяд (Бланко) Игольный Альмади (Зеленый) Рос-Хафуи |
37 о
34 о
17 о
51 о
|
| Южная Америка |
Северная Южная Западная Восточная |
Гальминас Фроуэрд Горн Паринья Косту-Бронку |
12 о
53 о
55 о
81 о
34 о
|
| Австралия |
Северная Южная Западная Восточная |
Йорк Вильсон Стип Байрон |
10 о
39 о
113 о
153 о
|
Материки – это монолитные, слабо расчлененные глыбы. Для Лавразийских материков характерна извилистая береговая линия. Из общей площади на острова и построва приходится в Европе – 39%, Северной Америке – 25%, Азии – 24%, Африки – 2%, Южной Америке – 1%, Австралии – 1%.
Из 510 млн. кв.км поверхности Земли 70,8 % занимает Мировой океан, и 29,2 % приходится на сушу. Всего 4 океана: Тихий, Атлантический, Индийский, Сев. Ледовитый.
Материки: Евразия, Африка, Сев. Америка, Ю. Америка, Антарктида, Австралия.
1. Несравнима по величине с другими материками Евразия. Она одна сосредотачивает свыше 30% площади суши.
2. У северных материков значителен по площади шельф – подводное продолжение их низменной поверхности, особенно в Северном Ледовитом и в Атлантическом океанах, а также в Желтом, Китайском и Беринговым морях Тихого океана.
3. Южные материки почти лишены шельфа.
4. Береговая линия южных (Гондванских) материков, образованная трещинами раскола, относительно прямолинейна, полуостровов мало.
Площадь островов подсчитана приблизительно. Она составляет приблизительно 10 млн. кв. км, т.е. примерно равна площади Европы.
Леция 6. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ
2.1.Общие сведения о земной коре
Земная кора.
Общие сведения о земной коре. Земная кора – это комплекс поверхностных слоев твердого тела Земли. Выражение «кора» осталось от XIX в., когда, согласно космогонической гипотезе, считалось, что Земля образовалась из раскаленного вещества, при остывании которой на поверхности возникла затвердевшая корка. Современная наука считает, что вещество земной коры выделилось из мантии одновременно в процессе дифференциации.
Под земной корой, или литосферой, имеют в виду весь комплекс горных пород, лежащих выше поверхности. Мощность земной коры в среднем 45 км Она имеет неоднородное строение. Самый верхний слой в отдельных районах суши максимальной мощности до 15-20 км, сложен осадочными породами, затем идут слои кристаллических пород – гранитов и базальтов.
Мощность гранитного слоя одинакова, на континентальных равнинах она составляет в среднем 10-12 км, в горах увеличивается до 70 км, на дне океана он отсутствует. Базальт образует сплошной слой, опоясывающий всю Землю. Таким образом, установлено 2 типа земной коры, отличающиеся друг от друга строением и историей развития:
1) континентальный (материковый);
2) океанический.
Для материкового типа коры характерна большая мощность, и здесь представлены все три слоя; океанический тип имеет меньшую мощность (до 20 км и лишен гранитного слоя), состоит в основном из базальтового слоя и осадочных пород.
Мантия (от греч. – «верхняя одежда») состоит из Mg, FeO, которые образуют магму (от греч. – «густая мазь»). В её состав входят также вода, хлор, фтор, и др. летучие вещества. Чем глубже, тем вещества уплотняются, и на глубине 2900 км вещество, независимо от его химического состава, переходит в иное физическое состояние за счет сжатия электронных оболочек и сближения электронов.
Под большим давлением электронные оболочки атомов нарушаются, и ядро оказывается растворенным в массе электронов.
Вещество переходит в новое физическое состояние – сверхтвердое, при котором нарушаются химические свойства, и оно не может быть названо именем ни одного химического элемента или соединения, существующего в земной коре при небольших давлениях. По физическим свойствам вещество в этом состоянии универсально – металлическое и поэтому обладает магнитной силой. По предположению, внешнее ядро расплавлено, внутреннее ядро – твердое.
Лекция 7. Глубинное строение Земли
По современным представлениям, Земля после образования была холодным телом; распад радиоактивных элементов постепенно разогрел ее недра. Повышение температуры с глубиной можно непосредственно наблюдать в глубоких шахтах и буровых скважинах. При извержении вулканов лава имеет температуру до 1300о
С.
На поверхности Земли температура все время меняется, она зависит главным образом от притока солнечного тепла. Суточные колебания температуры распространяются на глубину 1,5 метра, годовые колебания проникают на глубину до 30 метров. Ниже этого слоя годовых колебаний лежит нейтральная зона, где не наблюдается колебаний.
Например, в подвале парижской обсерватории на глубине 28 м термометр уже более 100 лет показывает одну температуру – +11,8о
С.
Ниже нейтральной зоны температура повышается и в центре земли, предполагают, доходит до 5000о
С. Плотность Земли также как и температура, повышается к центру Земли. Например, плотность гранита на поверхности Земли составляет 2,6 г/см3
. В центре Земли плотность составляет 17 г/см3
.
Горные породы имеют огромный вес и поэтому сильно давят на нижележащие слои, и в центре Земли давление настолько высоко, что кристаллические тела приобретают пластические свойства, изгибаются и даже «текут».
В лабораторных условиях невозможно создать такое высокое давление.
Исходя из того, что температура, плотность, давление изменяются с глубиной Земли, Землю делят на три основные оболочки:
1) до глубины 70 км простирается земная кора;
2) до глубины 1900 км – мантия Земли;
3) от мантии до центра Земли – ядро, которое делится на внешнее и внутреннее.
Доказательством того, что температура с глубиной повышается, могут служить фактические данные, например, на Кольской – сверхглубокой скважине температура на глубине 12 км более 200о
С. В США в холодных породах на глубине 10 км температура достигла 240о
С. Под океанами температура с глубиной нарастает быстрее, чем на континентах. Тепло недр земной коры – важный энергетический источник будущего, пока крайне незначительно используется: лишь гидротермальные ресурсы.
По современным данным, ядро на 85-90% состоит из железа. Во внешнем ядре к нему добавляется кислород.
В ядре и сейчас происходит поднятие относительно легких металлов к земной коре, а более тяжелые опускаются. Этим объясняется тектоническая активность нашей планеты.
В жидком ядре за счет быстрого вращения планеты происходят сложные и интенсивные движения вещества, приводящие к образованию магнитного поля, которое простирается на несколько земных радиусов. Взаимодействуя с солнечным ветром, магнитное поле создает магнитосферу земли, которое защищает природу земной поверхности от губительной для жизни электрически заряженной солнечной плазмы. Образование магнитосферы было первым и одним из важнейших условий зарождения жизни.
Лекция 8. Основные типы горных пород, слагающие поверхность литосферы
Общие сведения о породах. Магматические породы. Осадочные породы. Метаморфические породы.
Породы, слагающие поверхность литосферы, можно разделить на три группы. К первой группе относят породы, происшедшие от застывания расплавленных магматических масс, известных под общим названием магматических: гранит, диорит, базальт.
Но второй группе относят породы, образовавшиеся путем осаждения различных материалов из воды или воздуха. Эти осадочные горные породы образуются в результате выветривания или химического выпадения осадков воды, а также жизнедеятельности организмов. Эти породы носят название осадочных, к ним относятся: песчаник, глинистый сланец, известняк.
К третьей группе относятся те породы, которые при высокой температуре и большом давлении испытали сильное изменение. Эти породы называются метаморфическими. К ним относятся: гнейс, мрамор, графит.
Магматические породы. В тех случаях, когда расплавленная магма, прорывая земную кору, выливается на поверхность, она быстро застывает. В результате быстрого остывания образуется сплошная или пузырчатая однообразная масса, похожая на шлак.
Осадочные породы, в зависимости от способа образования, делятся на обломочные, химические и органические:
Обломочные породы
– это горные породы, происходящие из обломков различных твердых горных пород.
Обломочный материал, скатываясь со склонов гор, образует мощные толщи осыпей. В осыпях встречаются обломки самых различных размеров – от огромных глыб до мельчайших пылинок. Мелкий обломочный материал уносится текучими водами. По пути остроугольные куски трутся друг о друга и приобретают округлую форму. В результате образуются гравий, песок, пыль, глина. Обломочные породы бывают рыхлые и твердые.
Наиболее распространенные рыхлыми обломочными породами являются песок, пыль, а твердыми – песчаник, глинистые сланцы. Пески – это минеральные накопления преимущественно кварцевых зерен с размером 2 мм. Пески очень широко распространены по земной поверхности и имеют огромное значение в строительном деле (производство стекла, бетонные работы).
Подземные воды, проходя сквозь толщи песков, часто отлагают около песчинок находящиеся в растворе соли. С течением времени количество отлагающихся солей постепенно увеличивается, и песок, цементируясь, превращается в твёрдую породу – песчаник.
В зависимости от цементирующегося вещества различают песчаники глинистые, известковые, железистые. Песчаники хорошо нам известны как строительный материал. Глины
состоят из мельчайших крупинок (d-0,01 мм). Глины как наиболее мелкий материал уносятся водой и отлагаются на дне морей, озёр. Отложения происходят медленно, причём более крупные частицы осаждаются быстрее. В результате образуются ленточные глины.
Глины с древнейших пор широко используются человеком, они идут на изготовление посуды (гончарная глина, отличающаяся большой пластичностью). Более грубые глины идут на изготовление кирпича.
Глинистые сланцы.
Глины под действием физических и химических процессов переходят постепенно в твердую породу – в глинистые сланцы. Глинистые сланцы, обладая хорошей слоистостью, легко раскалываются вдоль плоскостей и дают удобный строительный материал в виде плит различной толщины.
В глинистых сланцах хорошо сохраняются остатки и отпечатки тех растений и животных, которые оседали на дне бассейнов.
Химические породы
. Все породы, получившиеся в результате оседания из водных растворов, называются химическими породами (каменная соль, гипс и известняковый туф).
Каменная соль (
NaCl
)
хорошо известна каждому. Размельченная каменная соль дает обычную поваренную соль. В природе соль получается двумя путями: при вулканических извержениях и осаждением из растворов.
Гипс
– это сернокислый кальций (СаS04
*2H2
0). Гипс широко распространен в природе и встречается с другими осадочными породами и в виде отдельных глыб. Он, как и каменная соль, выделяется обычно из водных растворов. В природе встречается зернистый гипс, волокнистый гипс, часто встречается в виде своеобразных кристаллов, совершенно прозрачных. Применяется в строительстве как связующий раствор.
Органогенные породы
. Горные породы, образовавшиеся в результате жизнедеятельности организмов, называют органогенными. Сюда относятся различные известковые породы, ископаемые угли и др.
Известняковые породы
. Относятся мел, известняк, мергель, мрамор и др. Мел нам хорошо известен как пишущий мел или мел, употребляемый для побелок. Это – белая, землистая, легко растворяющаяся порода, состоящая в основном из мельчайших панцирей морских организмов, что легко можно увидеть при помощи микроскопа. Известняки отличаются от мела значительной прочностью, большая часть известняков образовалась из скелетных останков животных и растений, оседавших на дне морей.
В бассейнах со скелетными образованиями организмов отлагаются также и глины. Таким путем получаются мергели. Они являются как бы средней или переходной породой между известняками и глинистыми сланцами. Применяется при производстве цемента.
Ископаемые угли.
Сюда входят бурые угли, каменные угли, антрациты. Торф представляет собой землистую массу, состоящую главным образом из растительных остатков. Торф по составу бывает различным; могут преобладать остатки древесины, листьев. Таким образом, торф является как бы начальной стадией образования каменных углей.
Ископаемые угли различаются по внешнему виду и по составу, например:
1) бурые угли содержат от 45 до 75% углерода;
2) каменные угли – до 80% углерода;
3) антрациты с ярким блеском – до 95% углерода.
Каменные и бурые угли произошли из растительных остатков.
Метаморфические породы. Осадочные породы, попадая на огромную глубину, под действием высокой температуры переходят в новые породы. Например, песчаники переходят в кварциты.
Этот процесс превращения одних пород в другие под влиянием высокого давления и температур носит название метаморфизма. А породы метаморфическими. Наиболее типичными метаморфическими породами являются гнейсы, кристаллические сланцы, графиты. Гнейсы имеют тот же состав, что гранит, т.е. состоят из полевых шпатов, кварца и слюды. В отличие от гранита, слюда в гнейсе располагается тонкими параллельными прослойками, что придаёт гнейсам ясно выраженную тонкую сланцевую структуру.
Мраморы представляют собой кристаллические известняки, имеют различное происхождение. Значительная часть мраморов получилась из известняков. Мраморы являются прекрасным материалом для архитектурных и скульптурных целей.
Графиты содержат в себе до 80% чистого углерода и имеют кристаллическое строение. Происхождение графитов различно. Графиты могут выделяться из магмы в процессе её медленного остывания и в результате метаморфизма каменных углей.
Лекция 9. АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ
3.1. Состав и строение атмосферы
Попробуем на одну минуту вообразить себе Землю, лишенную атмосферы. Днем с черного, усеянного звездами неба на нас светило бы ослепительное Солнце. К полудню температура была бы > 100Со
. Ночью температура спускалась бы также до –80Со
, -90Со
. Всюду мы видели бы необозримые пространства песков, изредка – щебня и камней. Поверхность была бы покрыта тысячами воронкообразных впадин (это следы падавших на землю метеоритов). Нет ни рек, ни озер, ни ручьев, ни болот.
Перед нами была бы пустыня в самом прямом значении этого слова. Но Земля имеет атмосферу, и поэтому земная поверхность имеет совершенно другую, хорошо знакомую нам картину. Но было время, когда не было атмосферы, а теперь задумаемся над тем, как же произошла атмосфера.
Атмосфера является продуктом дегазации вулканических лав, выделявшихся из верхней мантии Земли. Химический состав вулканических газов сейчас изучен достаточно хорошо. В основном он состоит из углекислого газа, сернистого газа, хлора, метана, аммиака, азота. Эти газы, возможно, и сформировали первичную атмосферу Земли.
Мне очень нравится древняя языческая религия. Вы, наверное, знаете, что древние люди преклонялись перед Солнцем, перед Луной, перед Землей, перед воздухом. Без всякого стеснения я бы преклонялся бы перед воздухом. Например, у современного человека нет такого нежного отношения к природе, как у древних людей. Мы говорим, что человек – это царь природы, и успели натворить очень много.
Мы стали умными, и все мы вычеркнули, что было многого у древних людей, и теперь мы не только не преклоняемся, но и даже не ценим. Вы знаете, как загрязняется атмосфера в городах, особенно в нашем городе. Когда мы с вами знакомились с Солнечной системой, мы подробно анализировали атмосферы других планет. В конце концов, мы выявили, что такой атмосферы, как на Земле, ни одна другая планета не имеет, и человек, загрязняя атмосферу, совершает преступление не только земное, но возможно и космическое.
Один человек использует 13 куб.м. воздуха в сутки.
1 м3
= 1 кг.
Вновь возникшая атмосфера на первом этапе была очень тонкой.
Состав атмосферы
. Таким образом, наша планета Земля окутана воздушной оболочкой, которую называют атмосферой. Состоит она из смеси газов:
азот 78%;
кислород 20%;
аргон 0,93%;
углекислый газ 0,03%;
прочие 0,02%
Процентное соотношение газов в нижних слоях атмосферы в основном постоянно. Некоторые изменения наблюдаются в содержании углекислого газа (в городе – 0,04%).
Значение атмосферы:
– атмосфера предохраняет землю от чрезмерного нагревания днем и охлаждения ночью, способность воздуха поглощать и отдавать влагу делает атмосферу распределителем осадков;
– атмосфера защищает биосферу земли от разрушительного воздействия ультрафиолетового излучения Солнца;
– атмосфера задерживает бесчисленное количество метеоритов, непрерывно двигающихся к поверхности Земли из межпланетного пространства.
Строение атмосферы.
Изучение атмосферы показало, что её строение сложное (рис. 3.1). Нижний слой атмосферы называют тропосферой. Он распространяется до высоты 17 км над экватором и 8 км над полюсами. В этом слое сосредоточено почти 3/4 всей массы атмосферы, в нем непрерывно движется воздух как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. В тропосфере содержится почти вся вода, в ней происходят погодные процессы: облака, туманы, выпадение осадков (грады). Температура воздуха в этом слое понижается с высотой в среднем на 0,6о
С на каждые 100 м и на верхней границе достигает – 70о
С.
Выше тропосферы расположен слой стратосферы, верхняя граница которого находится на высоте 50 км. Плотность и давление в нем незначительны. Разреженный воздух состоит из тех же газов, что и в тропосфере, но в нем значительно больше озона наблюдается на высоте 30-50 км
Температура в стратосфере повышается и на её верхней границе достигает +10о
, +30о
С. Это объясняется тем, что озон поглощает часть солнечной энергии. Значение озонового экрана очень большое. Озоновый слой защищает Землю от ультрафиолетовых излучений. Если бы не было озонового слоя, ультрафиолетовые лучи проникали бы без препятствий и уничтожили бы все живое за короткое время.
В последние годы озоновый экран разрушается. Этому способствует сам же человек. Например, фреон, применяемый в качестве охладителя и аэрозольный, горючие смеси и аэрозоли могут разрушать озоновый экран.
Рис.3.1. Строение атмосферы Земли
За стратосферой на высотах от 80 до 90 км над нагретым слоем верхней стратосферы, после стратопаузы, т.е. выше 50 км, лежит мезосфера, простирающаяся до 80 км. В ней температура вновь падает до – 90о
С. Над мезосферой расположена термосфера, простирающаяся до 800-1000 км. Как показывает название «термосфера», температура в ней повышается на высоте 150 км – до 200о
С, а на 600 км – до 1500о
С.
Под действием ультрафиолетовой и электрической радиации Солнца нарушается строение молекул и атомов газов; от электронных оболочек отрываются некоторые электроны, в пространстве находятся и целые атомы, потерявшие электроны, и отдельные электроны. Такое состояние вещества называется сверхгазовым, или плазмой.
Выше 1000 км начинается внешняя атмосфера, экзосфера, простирающаяся до 3000 км. Здесь скорость движения газов приближается к критической – 11,2 км/с, и они рассеиваются в межпланетное пространство.
1) Атмосфера развивалась вместе со всей природой земной поверхности – географической оболочкой.
2) Растения и животные используют атмосферу для фотосинтеза и дыхания и создают ее.
3) Биосфера несколькими слоями – магнитосферой, термосферой и озоновым экраном – изолирована от космоса.
4) Атмосферные газы вверху покидают Землю, а недра Земли в результате дегазации мантии пополняют воздушную оболочку, поставляя приблизительно 1 млн. тонн газов в год.
Лекция 10. Географические типы воздушных масс
Воздушная масса в результате пребывания в определенных условиях радиации и подстилающей поверхности приобретает определенные устойчивые физические свойства: температуру, влажность, прозрачность и др. Различают следующие основные географические типы воздушных масс (ВМ):
1. Арктический воздух (АВ). В нем выделяют:
а) континентальный арктический воздух (КАВ), формирующийся над ледяной поверхностью Арктики, а зимой также над Таймыром, Чукоткой и Северной Канадой. КАВ характеризуется низкими температурами, малым влагосодержанием и большой прозрачностью; вторжение КАВ в умеренные широты вызывает резкие похолодания; морской АВ образуется над океаном.
2. Воздух умеренных широт (УВ). Выделяют:
а) континентальный воздух умеренных широт (КУВ), который формируется над обширными поверхностями континентов умеренных широт; зимой сильно охлажден и устойчив; погода в нем обычно ясная, с сильными морозами, летом сильно нагревается;
б) морской воздух умеренных широт (МУВ), формирующийся над океанами в средних широтах; западными ветрами и циклонами переносится на материки, характеризуется большой влажностью и умеренной температурой; зимой несет оттепели, летом – прохладную и всегда пасмурную погоду;
3) Тропический воздух (ТВ). Определяют:
а) континентальный тропический воздух (КТВ), формирующийся над материками тропических широт;
б) морской тропический воздух (МТВ), образующийся над тропическими акваториями, характеризуется высокой температурой и высоким влагосодержанием. ТВ проникает как в умеренные широты, так и к экватору.
4) Экваториальный воздух (ЭВ). Образуется в экваториальной зоне. Характеризуется высокой температурой и большой влажностью. Эти свойства он сохраняет и над сушей и над морем, поэтому на морскую и континентальную разновидности не делится.
Соотношение газов в нижних слоях атмосферы постоянно. Некоторые изменения наблюдаются в содержании углекислого газа.
В атмосфере всегда находятся в том или ином количестве примеси: вода в трех состояниях и пыль. Содержание воды в атмосфере зависит от температуры воздуха, чем выше температура, тем больше в нем может содержаться водяной пар.
Наличие воды в атмосфере определяет многие явления, наблюдаемые в ней: дымку, туман, облака, осадки, грозы и др. Много пыли поступает в атмосферу от вулканических извержений, с поверхности суши, в результате деятельности человека.
Из физики известно, что газы сжимаемы, поэтому атмосфера более уплотнена у поверхности Земли. С поднятием вверх плотность ее уменьшается. На высоте 5,5 км она составляет половину, на высоте 10-11 км – четвертую часть по сравнению с поверхностью Земли. Человек может жить до высоты 4-5 км.
Над Арктикой и Антарктидой, а также над океаном газов меньше, чем над густонаселенными областями материков.
Лекция 11. Происхождение и значение атмосферы
1. Исключительно велико значение кислорода в жизненных факторах Земли. При помощи его осуществляется дыхание. Дышат все организмы. Дышит и человек, используя не менее 13 куб. м воздуха в сутки. Кислород входит в состав белков, жиров и углеродов. За счет окисления организмы получают энергию, необходимую для жизненных процессов. Основным поставщиком кислорода являются растения.
2. Азот в атмосфере играет роль разбавителя кислорода. Он регулирует темы окисления, ход биологических процессов.
3. Нужен для растений и углекислый газ, и они его поглощают. Углекислый газ легко растворяется в воде.
Атмосфера предохраняет Землю от чрезмерного нагревания днем и охлаждения ночью. Способность воздуха поглощать и снова отдавать влагу делает атмосферу распределителем осадков, обуславливающих наличие подземных вод, рек, озер и ледников. А движение вод вместе с движением воздуха определяет бесконечное изменение форм земной поверхности. Составные части атмосферы необходимы для органической жизни на нашей планете. Атмосфера защищает биосферу Земли от разрушительного действия ультрафиолетового излучения Солнца, т.к. если ультрафиолетовые лучи Солнца достигли земной поверхности, то они могли бы уничтожить органическую жизнь нашей планеты. Воздушная оболочка Земли задерживает бесчисленное количество метеорных тел, непрерывно двигающихся к поверхности Земли из межпланетного пространства.
Происхождение атмосферы. Атмосфера является продуктом дегазации вулканических лав, выделяющихся из верхней мантии Земли и формировавших первичную земную кору.
Химический состав вулканических газов сейчас изучен достаточно хорошо. В основном он состоит из углекислого газа, сернистого газа, хлора, азота, метана, аммиака. Эти газы и сформировали первичную атмосферу Земли. Вновь возникшая атмосфера на первом этапе была не такой.
Лекция 12. ГИДРОСФЕРА
Происхождение и значение воды
Вода – самый распространенный на Земле минерал. Богатство водой – космическая особенность нашей планеты. Все процессы географической оболочки протекают при участии воды. Но самое главное, что зарождение, существование и развитие живого вещества, а тем самым биосферы и географической оболочки, связано с водой. Ей принадлежит важнейшая роль в истории развития Земли. Вода – это не только природный, в том числе и сельскохозяйственный ресурс, но и основа жизни.
По гипотезе Виноградова А.П., вода образовалась из летучих водяных паров, которые выделились из мантии. При охлаждении земной поверхности из водяного пара формировалась водяная оболочка – гидросфера. Она появилась, как видно, на завершающем этапе формирования планеты при образовании первоначальной базальтовой земной коры материков из вещества.
Вода является одним из условий существования жизни на Земле, это колыбель жизни. Ныне снабжение населения и производства пресной водой стало проблемой номер один развития всего человечества. Достаточно привести также примеры, показывающие количество необходимой воды в современном производстве.
В связи с бурным развитием хозяйства и неразумного использования воды сточные воды промышленных и бытовых предприятий часто загрязняют реки и озера. Уже теперь в ряде стран на протяжении десятков тысяч километров вода в реках непригодна для питья. Гибнет рыба, чахнет растительность. Загрязняется и Мировой океан. Отдельные страны сбрасывают в него радиоактивные отходы, химические отравляющие вещества. Океан загрязняется и от судоходства. В течение года в воды океанов и морей сбрасывается не менее 14 тыс.т. мусора.
Свойства воды. Единство и ча
Вода обладает следующими важными свойствами:
– вода – единственный минерал, существующий на нашей планете одновременно в твердом, жидком и газообразном состояниях. Вода – самое теплоемкое вещество на земле;
– при понижении температуры от +40
С до замерзания вода увеличивает объем. Вот почему лопается на морозе закупоренная бутылка, разрываются трубы, в которых замерзла вода;
– вода обладает самой высокой после ртути способностью прилипать к поверхности многих тел, высоко подниматься по капелькам.
Развитие гидросферы
. Подземная оболочка Земли развивалась вместе с литосферой, атмосферой и живой природой. В архее в жарком климате интенсивно протекал круговорот воды по сокращенной схеме: океан – атмосфера – океан.
В палеозое в литосфере Лавразии и Гондваны происходило бурное биологическое развитие, моря заливали геосинклинали.
В мезозое и палеогене в результате расколов Лавразии и Гондваны и дрейфа блоков литосферы сформировались современные океаны.
Возраст океанов различный. Впадина Тихого океана древнейшая, ее дно образованно архейской литосферой. Индийский океан возник в палеозое, южная часть Атлантического в мелу, а северная – в палеогене.
В гидросферу обычно не включают парообразную и капельно-жидкую воду атмосферы, в которой одновременно содержится 13-15 тыс. км3
воды (приблизительно 0,001% объема гидросферы).
Роль атмосферной влаги больше в сравнении с местом, которое она занимает по объему, и определяется она интенсивностью влагооборота. Вся атмосферная влага сменяется через 9-10 дней.
Количество воды на Земле до сих пор достаточно надежно не определено, и главным образом в связи с трудностью подсчета ее массы внутри земной коры.
По последним расчетам, объем гидросферы приблизительно равен 1,5 млрд. км3
. Верхний слой образован наземными водоемами. Второй нижний слой состоит из подземных вод.
Главная масса природной воды сосредоточена в океанах –1,3 млрд. км3
(94%). Из них около 32-35 тыс. км3
приходится на айсберги – большой резерв пресной воды.
Поверхностные воды суши сосредотачивает небольшую долю (0,04-0,06%)=0,05% воды планеты. Объем озерной воды оценивается в 230 тыс. км3
, в водохранилищах – 5 тыс. км3
. В реках сосредоточено всего 1,2 тыс. км3
или около 0,0001% (1/10 тыс. %) всей гидросферы, но вода рек весьма активна, и ее роль определяется не столько удельным объемом, сколько быстротой смены.
Таким образом, единовременный запас пресной воды на Земле – около 32 млн. км3
(ледники, пресные озера, реки и подземные воды верхнего слоя).
Гораздо больше, чем в реках, содержится воды в почве, около 0,005% или 75-80 тыс. км3
. Почвенная влага играет в географической оболочке огромную роль: она участвует в питании растений, в обеспечении урожая.
Воды Антарктиды и Гренландии обновляются за 15 тыс. лет, подземные воды – за 300 лет, озерные воды – за 3,5 года, почвенные воды – за 10 месяцев, речные – за 12 суток.
Второе место по объему занимают воды земной коры. Ее объем не поддается точному учету. Во-первых, не всегда можно точно подсчитать количество связанной воды, соединение солями кристаллов, во-вторых, благодаря мозаичности нижней границы слоя, в котором отмечены термодинамические условия литосферы существования воды, в-третьих, в силу недостаточной гидрогеологической изученности некоторых частей материков.
В настоящее время объем подземной части гидросферы оценивается следующим образом:
а) в верхнем пятикилометровом слое доступной для использования воды находится 60 млн. км3
;
б) из этого числа в верхнем километровом слое содержится 4 млн. км3
активно циркулирующей воды;
в) в 10-15 км толще литосферы в химически и физически связанном состоянии находится 150 млн. км3
воды, не участвующей во влагообороте, но представляющей собой резерв жидкой воды для географической оболочки.
Третье место по объему воды занимают ледники Антарктиды и горных стран. В них сосредоточено около 24 млн. км3
пресных вод. Это тоже резерв чистой пресной воды, и Европейские страны его уже используют. Объем воды в ледниках составляет около 1,65 % гидросферы и около 90 % запаса пресной воды на Земле.
Лекция13. Охрана водных ресурсов земли
Глобальная проблема Мирового океана.
Мировой океан определяет лицо нашей биосферы: огромная масса его вод формирует климат планеты, служит источником атмосферных осадков. Более половины кислорода поступает в атмосферу из вод Мирового океана. Океан – уникальный регулятор количества углекислоты в атмосфере. Он способен поглощать её избыток. В Мировом океане ежегодно вылавливается около 70 млн. тонн рыбы и других морепродуктов. Это, хотя и составляет 1% мирового производства продовольствия, но, с другой стороны, это – 15% потребляемых человеком животных белков.
Морские водоросли используются как сырьё для пищевой и фармацевтической промышленности. Из них получают твёрдые спирты, эфиры, уксус, алгинат натрия и др. Морские котики, тюлени и нерпы дают ценные меха, которые пользуются большим спросом на мировом рынке. Шельф – морские нивы человечества, самая продуктивная часть океана. Почти вся рыба, добываемая в мире, ловится на шельфе. Ежегодно на шельфах Мирового океана добывается около 700 млн. тонн нефти и 300 млрд. куб. м газа, что составляет 25% общей добычи нефти и газа в соответствующих странах.
Океаны мира – неиссякаемый источник урана, однако добыча его была до сих пор делом достаточно дорогим. Также богатства морей используются для промышленного получения пресной воды.
Экологические проблемы Мирового океана обуславливаются и "нагрузкой" на прибрежные районы, и непосредственно – на экосистемы морей. "Сдвигом к морю" называют глобальный процесс притяжения к морским берегам самой разнообразной экономической деятельности, а значит и населения. Многие отрасли индустрии были "морскими" исконно (рыбоконсервная промышленность, цветная металлургия на импортном сырье, судостроение и обслуживающие его отрасли). Но куда больше и значимее добавившиеся в последние десятилетия крупная переработка нефти и нефтехимия, "приморская" чёрная металлургия (связанная с массовым переходом на импортную руду – дешёвую и качественную, доставляемую крупными рудовозами), целый ряд отраслей, экспортирующих свою продукцию морем (вплоть до автомобильных заводов Японии).
В итоге в прибрежных районах сложились мощные портово-промышленные комплексы. Наметился и "сдвиг к морю" населения – за последние 40 лет доля приморских районов в населении Земли увеличилась с 30-35 до 40-45 % . Только в агломерациях здесь жило 617 млн. человек (1980 г.), а в 2002 г. будет около 1 млрд. человек. Показательно, что почти все крупнейшие мегалополисы мира сформировались на побережье: Босваш (Бостон – Вашингтон) и Калифорнийский в США, "Тихоокеанский пояс" в Японии.
Океан рассматривается как даровая свалка отходов – антропогенный "сток" уже стал гораздо больше природного: по свинцу его доля – 92 %, по нефти – больше 90%, по ртути – 70%. Только нефтяное загрязнение Мирового океана оценивается до 15 млн. тонн в год, причём большая часть его падает на загрязнение суши (НПЗ, вынос его реками) – больше половины.
В мировой статистике главным загрязнителем Мирового океана считается нефть. К началу 80-х годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Почти половину (44%) её приносят в океан реки и сточные воды расположенных на морских берегах предприятий и городов.
На втором месте в мировой статистике стоит морской флот. Это и загрязнённые нефтепродуктами промывочные воды, и балласт, которые сбрасывают суда за борт, и льяльные воды, которые накапливаются в машинном отделении любого судна; и мелкие, многочисленные разливы при бункеровке, разгрузке и перегрузке нефти. А в общей сложности насчитывается около 2,5 млн. тонн нефти в год. Для сравнения: из всех танкеров, потерпевших крушение за 1995 год, вылилось всего лишь 320 тыс. тонн нефти, т.е. почти в 9 раз меньше.
За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т/год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти.
Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности.
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света (пропускание 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую – «нефть в воде» и обратную – "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.
Естественно, что сильнее всего загрязнение проявляется в прибрежных районах, на шельфе, куда сбрасывается особенно много отходов (в США – более 50 млн. тонн в год), и попадают все загрязнения, выносимые реками из внутренних районов. В Северное море, например, попадает 90 млн. тонн отходов, причём особенно опасная ситуация создаётся в устьях рек: загрязняющий "шлейф" Рейна прослеживается вдоль всего датско-германского побережья, достигая на востоке Скагеррака. Северное море подвергается наиболее концентрированному воздействию многих факторов загрязнения – сброс промышленных отходов, постоянное загрязнение от танкеров и буровых платформ, сброс радиоактивных отходов от АЭС Великобритании. Всё это особо опасно, учитывая высокую биопродуктивность (50 кг рыбы с гектара при среднем улове в Мировом океане 2 кг с га). В устье Эмса (Германия) в 80-х годах доля больных рыб и угрей достигала 60 %. Сильнейшим образом проявилось загрязнение Мирового океана у берегов Японии – новая болезнь "минамата" – была следствием ртутного загрязнения: бухта Токио относится к числу максимально загрязнённых акваторий мира. В середине 80-х гг. многократно закрывались для отдыхающих пляжи Италии, только южнее Ливорно было выявлено 26 "заражённых зон". Большую опасность для открытого океана представляют катастрофы танкеров и ещё большую – атомных подводных лодок.
Танкеры под "дешёвым флагом" – типичный случай. Одна из первых крупных катастроф на море – катастрофа танкера "Торри каньон" (60-е годы). Он был американской собственностью, но почему-то ходил под либерийским флагом и управлялся украинскими и итальянскими весьма подвыпившими моряками. Итогом был крупный разлив нефти в Ла-Манше и загрязнение британского и французского берегов.
Катастрофа супертанкера "Экссон Валдиз" у берегов Южной Аляски (1990 г.) была одна из рекордных в этом веке. Танкер имел на борту 150 тыс. тонн нефти, а после катастрофы нефтяное пятно протянулось на 2000 км вдоль побережья, и это имело необратимые последствия – погибло более 500 тысяч птиц. В 1994 году рыбаки Аляски предъявили иск компании "Эксон" в 1,2 млрд. $ (США), хотя она уже потратила на выплату компенсации более 3 млрд. "зелёных". Только за 1989 год было 12 катастроф танкеров. Особо опасным районом стало Средиземное море, через которое проходит грузопоток в 250 млн. тонн нефти, хотя площадь всего бассейна – только 1 % Мирового океана. И две катастрофы танкеров в 1991 г. подтвердили эту опасность.
Всё это говорит о нарастающей конфликтности использования Мирового океана – развитие добывающей промышленности на шельфе и широкий сброс промышленных отходов в океан подрывают условия для традиционных отраслей рыболовства и рекреации. К тому же и сами отдыхающие на побережье ухудшают экологическую ситуацию. На побережье Аляски (а это отнюдь не самый типичный пример рекреационного района) был проведён поштучный учёт пластиковых отходов, выброшенных прибоем на берег – за пару лет они увеличились в 2 раза, составив 345 кг на 1 км пляжа!!!
Особо опасно воздействие на Мировой океан военных конфликтов. "Война в Заливе" привела к тому, что почти две трети западного побережья Персидского залива было покрыто слоем нефти, и погибло огромное количество рыб, птиц и животных. Окружающая среда подвергалась беспрецедентному за всю историю человечества загрязнению.
Более неясные проблемы могут возникнуть вследствие потепления климата Земли. В настоящее время идёт незаметное повышение уровня Мирового океана (на 1-1,5 см в год). Действие "парникового эффекта", если оно имеет место, или даже простое чередование ритмов может привести к повышению уровня океана на 1,5-2 м, затоплению "маршей" (зон высокой биологической продуктивности, гнездования птиц и т.д.), принести серьёзный ущерб хозяйству многих стран.
Сброс отходов в море с целью захоронения (дампинг).
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности, грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.
Основанием для дампинга в море служит способность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воде. Однако эта способность не беспредельна.
Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия.
Во время сброса при прохождении материала сквозь столб воды часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая – сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения.
Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и нередко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.
Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др.
В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе «воздух – вода». Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на них.
Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность придонной воды приводит к гибели от удушья малоподвижных форм бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.
При организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих модели климата, учитываются вещества в составе материального сброса.
Насос: работает мировой океан.
Приведет ли парниковый эффект к новому ледниковому периоду?
Своевременное поступление сведений об испарении воды, образовании облаков и характере океанических течений позволяет, используя данные об обогреве Земли, делать долгосрочные прогнозы их изменений.
Все большую угрозу представляют собой вихревые бури – циклоны. Но и гигантская "насосная" система Мирового океана угрожает прекратить свою работу – система, которая зависит от низких полярных температур и, как мощнейший насос, "перекачивает" холодные глубинные воды в сторону экватора. А это означает, например, что при отсутствии холодного течения теплый Гольфстрим постепенно перестанет течь на север. Поэтому всерьез обсуждается парадоксальная идея о том, что в результате сильного парникового эффекта при изменившемся характере течений в Европе снова наступит ледниковый период.
Вначале океан будет реагировать слабо. Однако местами будут наблюдаться нарушения обычных процессов как следствие растущего нагревания Земли. К этим нарушениям относятся частые тайфуны и явление Эль-Ниньо – когда приходящее с юга глубинное холодное течение Гумбольдта, выходящее на поверхность у побережья Южной Америки, периодически оттесняется от берегов затоком теплых тропических вод. В результате происходит массовая гибель морских животных; кроме того, влажные воздушные массы, выходя на сушу, вызывают губительные ливневые дожди и приводят к большим экономическим потерям. Иной раз это явление не ограничивается регионом Южной Америки, а распространяется и на север Америки – и тогда рыбаки Луизианы узнают о нем по резкому падению уловов краба. (Агентство Волжской Экологической информации).
Из этого можно сделать вывод, что сейчас мы находимся на переломном моменте. Если всё оставить как прежде и продолжать "давить" с невероятной силой на окружающую нас природу, мы вскоре перестанем её узнавать и вымрем, как динозавры или мамонты.
Но это ещё не все проблемы Мирового океана. Не менее важной проблемой является использование, а точнее испытания ядерного оружия в океанах.
Избавление мирового океана от размещенного в нем ядерного оружия.
Накопление в Мировом океане ядерного оружия происходило разными путями. Вот главные из них:
1. Размещение в Мировом океане в качестве средств сдерживания, ядерных боеприпасов, расположенных на атомных подводных лодках.
2. Ядерные реакторы, используемые на кораблях с ядерными энергетическими установками, главным образом на подводных лодках; некоторые из которых затонули с ядерным топливом на борту и ядерным оборудованием.
3. Использование Мирового океана для транспортировки ядерных отходов и отработанного ядерного топлива.
4. Использование Мирового океана как свалки для ядерных отходов.
5. Испытание ядерного оружия в атмосфере, особенно над Тихим океаном, ставшее источником ядерного загрязнения как акватории, так и суши.
6. Подземные испытания ядерного оружия, подобные тем, которые недавно были проведены Францией на юге Тихого океана, подвергающие опасности хрупкие тихоокеанские атоллы и приводящие к подлинному ядерному заражению океанов и риску большего загрязнения в случае, если атоллы растрескаются в результате испытаний или будущей тектонической активности.
Проблемы, возникающие в результате распространения ядерного оружия в Мировом океане, можно рассматривать с нескольких позиций.
С точки зрения окружающей среды, возникают проблемы ядерного загрязнения Мирового океана, затрагивающие пищевую цепочку. Биологические ресурсы морей и океанов в конечном счете влияют на человечество, которое зависит от них.
Сейчас угроза ядерного заражения водной среды несколько уменьшилась, поскольку ядерные испытания не проводились в море с 1980 г. Более того, ядерные державы приняли на себя обязательства присоединиться к Договору о всестороннем запрещении ядерных испытаний, который они обещали заключить к 1996 г. Подписанием Договора были прекращены все подземные ядерные испытания.
Сброс в воды Мирового океана высокоактивных радиоактивных отходов был сокращен после подписания Конвенции 1975 г. по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов, но сброс низкорадиоактивных отходов, разрешенный Международным агентством по атомной энергии, и неподчинение отдельных стран вызывают озабоченность. В будущем можно предвидеть проблемы, связанные с тем, что радиоактивные загрязнители, затопленные в канистрах или содержащиеся в топливе или оружии на борту погибших и затопленных атомных подводных лодок, попадут в морские воды.
Возросшее использование Мирового океана для транспортировки ядерных отходов и отработанного ядерного топлива (например, между Японией и Францией) значительно увеличило риск загрязнений. Прибрежные и островные государства, расположенные по пути транспортировки ядерных материалов, подвергаются высокому риску загрязнения в случае катастроф на море. Роль Международного права в отношении водных перевозок опасных материалов должна быть усилена, и его положения должны строго соблюдаться международным сообществом в целях предупреждения катастрофических ситуаций.
С точки зрения прав человека, на здоровье обитателей островных государств в Тихом океане сильное воздействие оказывают ядерные испытания в атмосфере и под землей. В ответ на заверения Франции, что недавно проведенные ею подземные испытания в южной части Тихого океана абсолютно безвредны, жители Полинезии и других районов Тихого океана возразили: если это настолько безопасно, то почему испытания не проводятся на территории самой Франции? В ответ правительство Франции заявило, что Французская Полинезия – французская территория, высвечивая тем самым все удручающие стороны колониализма.
Тема прав человека возникает в связи с концепцией сдерживающей силы ядерного оружия, которая чревата уничтожением большей части человечества. Комитет по правам человека, основанный в ноябре 1984 г., в своем общем замечании по статье 6 Международного договора о гражданских и политических правах, т.е. о праве на жизнь, заявил, что "производство, испытание, размещение, применение ядерного оружия и владение им должно быть запрещено и признано преступлением против человечества". Следовательно, размещение ядерного оружия на подводных лодках является преступлением против человечества и, соответственно, нарушением самого основополагающего права человека – права на жизнь.
Что касается безопасности, то ядерные державы заявляют, что обладание установленными на подлодках средствами ядерного устрашения обеспечивает их безопасность. В этих целях каждая из ядерных держав имеет на вооружении подводные лодки с ядерным оружием стратегического назначения, способные принести неимоверные разрушения, если они выпустят свои ракеты. Исходя из интересов почти всего населения земного шара за исключением ядерных держав, чьи лидеры склонны поддерживать свой ядерный арсенал, сохраняющийся упор на ядерное устрашение с моря или суши представляет угрозу продолжению существования человечества.
Ядерные державы продолжают использовать Мировой океан для боевого патрулирования подводных лодок, несущих ядерные заряды, превращая его в подводный теневой мир.
В частности, США в настоящее время имеют 16 подводных лодок система "Трайдент", каждая из которых несет около 100 независимо нацеленных ядерных боеголовок. Баллистические ракеты каждой такой лодки обладают взрывной силой, большей, чем все взрывные устройства вместе взятые, примененные во Второй мировой войне, включая бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. С помощью США Великобритания заменяет устаревшие атомные подводные лодки "Поларис", вооруженные баллистическими ракетами, четырьмя подводными лодками "Трайдент". В настоящее время Франция имеет 5 стратегических ракетных подводных лодок и еще 4 подлодки более высокого класса будут готовы к вводу в состав боеспособных сил к 2005 г. У России имеется свыше 30 атомных ракетных подводных лодок стратегического назначения с 2.350 ядерными боеголовками. Китай обладает двумя современными баллистическими ракетными подводными лодками. Его подводные лодки класса ХIА несут 12 ядерных боеголовок по 200 килотонн каждая.
Обладающие огромной разрушительной силой атомные ракетные подводные лодки, которые день и ночь таятся в океанских глубинах,– холодящее душу напоминание о нашей технологической способности разрушить нас самих. То, что эта угроза была создана и поддерживается якобы в целях обеспечения национальной безопасности, представляет на самом деле коллективное безумие, которому необходимо противостоять и которое следует преодолеть по единственной причине: мы должны выполнить наши обязательства перед последующими поколениями во имя сохранения человеческих жизней.
Как же решить столь стремительно надвигающиеся на нас проблемы? Естественно, это будет долгий путь, но нужно его пройти, и начинать «поход» нужно прямо сейчас.
По проблемам Мирового океана правительствами разных стран было подписано несколько программ по решению этих проблем. В частности, в нашей стране сравнительно недавно был подписан такой указ.
Основной целью ФЦП "Мировой океан" является комплексное решение проблемы изучения, освоения и эффективного использования ресурсов и пространств Мирового океана в интересах экономического развития, обеспечения безопасности страны и охраны ее морских границ.
Для реализации этой цели необходимо решить следующие задачи:
– активизировать деятельность России в Мировом океане в соответствии с целями и задачами развития страны;
– ориентировать деятельность России в Мировом океане на получение конечных практических результатов в ближайшей перспективе;
– обеспечить формирование и осуществление единой скоординированной государственной политики, нацеленной на консолидацию внутригосударственных и международных интересов России, в деле использования Мирового океана и интеграцию подходов заинтересованных сторон в области развития морской деятельности страны.
Сроки реализации Программы:
– 1-й этап – 1998 – 2002 годы;
– 2-й этап – 2003 – 2007 годы;
– 3-й этап – 2008 – 2012 годы.
Лекция 14. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПРИРОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ
По мере развития сообщества становятся все более чувствительными к катастрофам: лесной пожар, разрушение кораллового рифа во время шторма, сход снежных лавин. Но особенно мощным фактором, приводящим к смене экосистем, является деятельность человека. Используя природные ресурсы и осваивая территории, он уничтожает леса. Рост городов приводит к вытаптыванию природных «зеленых зон». Исчезают многие виды трав, а за ними и животных. Уплотняется почва, снижается ее влагоемкость, а затем и плодородие.
Выпас сельскохозяйственных животных приводит к вытаптыванию лугов, выветриванию и эрозии почвы, уменьшению числа видов растений. Разнотравные луга и степи превращаются в пустыни. Под воздействием человека ускоряется смена биоценозов. Осушение болот приводит к потере уровня грунтовых вод, изменению микроклимата, исчезновению ряда видов растений и животных. Вторгаясь в природу, человек нарушает ее естественное равновесие.
В сельскохозяйственных угодьях, на приусадебных участках человек борется с сорными растениями, постоянно прерывая сукцессию. Высевая ежегодно одни и те же культуры, человек создает идеальные условия для существования сельскохозяйственных вредителей, которые перестают мигрировать в поисках пищи и начинают активно размножаться. В результате использования различных химических средств борьбы загрязняются почвы и подземные воды; растения, накапливая вредные вещества, отравляют животных и гибнут сами. Применение инсектицидов – веществ для борьбы с насекомыми-вредителями приводит к малозаметным поначалу, но серьезным отдаленным последствиям. Например, в 40-х годах начали массово использовать сильный инсектицид ДДТ, что привело со временем к увеличению числа насекомых, устойчивых к этому препарату. Само вещество не разлагалось, а накапливалось в окружающей среде и поглощалось различными организмами. В частности, у многих крупных животных пестициды накапливались в тканях, вызывая гибель. Начали исчезать естественные враги насекомых, что привело к их массовому размножению. Ошибки, к сожалению, повторяются. Ежегодно создаются все новые, на первый взгляд более эффективные инсектициды, а положение в природе не улучшается. Ядовитые вещества смываются в реки и моря, отравляя, таким образом, не только наземную, но и водную фауну. В тканях рыб накапливаются вредные вещества, не только вызывая их массовую гибель, но и делая их несъедобными, опасными для человека.
Непродуманная хозяйственная деятельность человека приводит не только к изменению растительного покрова Земли, к уничтожению животных, но и к изменению климата, загрязнению вод, атмосферы, почвы, что, в свою очередь, пагубно влияет и на самого человека.
Загрязнение окружающей среды
. Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для неё физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.
Непосредственными объектами загрязнения (акцепторами загрязняющих веществ) служат основные компоненты экотопа (местообитание биотического сообщества): атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения (жертвы загрязнения) являются составляющие биоценоза – растения, животные, микроорганизмы.
Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них не только промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые отходы, отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества, намеренно вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуцентов от вредителей, болезней и сорняков.
Среди ингредиентов загрязнения – тысячи химических соединений, особенно металлы и оксиды, токсические вещества, аэрозоли. Разные источники выбросов могут быть одинаковыми по составу и характеру загрязняющих веществ. Так, углеводороды поступают в атмосферу и при сжигании топлива, и от нефтеперерабатывающей, и от газодобывающей промышленности.
Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид (главным образом микроорганизмы), подающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации – предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.
Различают антропогенные загрязнители, разрушаемые биологическими процессами и неразрушаемые ими (стойкие). Первые входят в естественные круговороты веществ и поэтому быстро исчезают или подвергаются разрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговороты веществ, а потому разрушаются организмами в пищевых цепях.
Загрязнения окружающей среды подразделяют на природные, вызванные какими-то естественными, обычно катастрофическими причинами (извержение вулкана, селевой поток и т.п.), и антропогенные, возникающие в результате деятельности людей.
Среди антропогенных выделяют загрязнение биологическое – случайное или благодаря деятельности человека; механическое – засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий; химическое – изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени или проникновение в среду веществ, нормально отсутствующих в ней или в концентрациях, превышающих норму.
Загрязнение физическое подразделяется на:
1) тепловое (термальное), возникающее в результате повышения температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды;
2) световое – нарушение естественной освещённости местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных;
3) шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня;
4) электромагнитное, появляющееся в результате изменения электромагнитных средств среды (от линии электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах;
5) радиоактивное, связанное с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.
Загрязнение микробиологическое (микробное) – появление необычно большого количества микроорганизмов, связанное с массовым их размножением на антропогенных субстратах или средах, изменённых в ходе хозяйственной деятельности человека.
С экологических позиций загрязнение означает не просто внесение в атмосферу, почву или воду тех или иных чуждых им компонентов. В любом случае объектом загрязнения является элементарная структурная единица биосферы – биогеоценоз. Кроме того, избыток одних веществ в природной среде или просто присутствие в ней других веществ означает изменение режимов экологических факторов, поскольку вредные вещества по сути дела и есть экологические факторы. Следовательно, режим этих факторов (или их состав) отклоняется от требований экологической ниши того или иного организма (или звена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы иного обмена веществ, снижается интенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биогеоценоза в целом. Таким образом, с экологической позиции загрязнению можно дать следующее определение: загрязнение окружающей среды есть любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная экосистема разрушается или снижается её продуктивность.
Загрязнение среды – сложный многообразный процесс. Отходы производств оказываются обычно там, где их раньше не было. Многие из них химически активны и способны взаимодействовать с молекулами, входящими в состав в ткани живого организма, или активно окисляться на воздухе. Понятно, что такие вещества оказываются ядами по отношению ко всему живому.
Последствия загрязнения далеко не всегда ощущаются сразу. Скачкообразным проявлением загрязнения нередко предшествуют скрытые. Именно поэтому в настоящее время ученые интенсивно ищут способы своевременной косвенной индикации загрязнения в самые начальные его моменты.
Но загрязнение – это не только выброс в природную среду вредных веществ. При отводе воды в естественные водоемы от систем охлаждения в них изменяется естественный режим температуры, что представляет собой тепловое загрязнение. Важно то, что меняется режим температуры. В качестве загрязнения можно рассматривать и отклонение от оптимальных параметров уровней шума и освещенности.
Можно кратко сформулировать последствия загрязнения следующим образом:
1. Загрязнение среды есть процесс нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств, приложенных человеком к добыче и заготовке сырья и материалов, превращающихся в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосферу.
2. Загрязнение имеет следствием необратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на глобальные физико-химические параметры среды.
3. Вследствие загрязнения теряются плодородные земли, снижается продуктивность экологических систем и биосферы в целом.
4. Загрязнение прямо или косвенно ведет к ухудшению физического и морального состояния человека как главной производительной силы общества.
5. Защита окружающей среды от загрязнения – одна из ключевых задач в общей проблеме оптимизации природопользования, сохранения качества среды для настоящего и будущих поколений людей.
Экологическое самосознание чел
овека.
Человечество – великая геологическая сила, одаренная самосознанием. До сих пор разум человека служил прежде всего средством осуществления господства над «слепыми природными силами». Разум, воля, организованность, взаимопомощь – все эти качества издавна определили особое положение человека на Земле, который мог устоять после любых природных катастроф. Человек создал замечательную технику, перед которой бессильна земная природа, и из всепланетного фактора стал фактором космическим, распространяющим свое влияние на околоземный космос, некоторые планеты.
И вот теперь, когда «человек стал великаном», он все яснее осознает мудрость истины, высказанной некогда Ф. Бэконом: «Чтобы покорять природу, надо ей подчиняться».
В середине нашего века человечество стало постепенно менять свою стратегию по отношению к природе. От альтернативы «господство или подчинение» пришлось отказаться. Сотрудничество с природой, ее всемирная охрана!
Но тут возникает извечная проблема противоречия мечты и действительности. Благие пожелания требуется реализовывать, а ведь далеко не все создания прекрасной человеческой фантазии могут быть воплощены в жизнь. Человек в отношениях с природой всегда ориентировался на пышные райские кущи – это не мешало ему создавать техногенные пустыни.
Два десятилетия назад казалось, что технические системы «…вскоре составят искусственную Природу – гораздо более сложную и в то же время гораздо более гибкую и послушную творческому гению человечества, чем когда-либо была мать-Природа». Так писал английский физик Д. Бернал. Сейчас подобные представления выглядят безнадежно устаревшими. Искусственная природа, как оказалось, ни сложностью, ни гибкостью, ни красотой не может соперничать с Матерью-Природой.
Самый замысловатый современный физический прибор, самая «умная» кибернетическая машина устроены гораздо проще, чем обыкновенный зеленый лист дерева, бабочка или медуза. Чем лучше мы узнаем внутреннюю биохимическую жизнь организмов и необычайную сложность взаимосвязей особей, видов между собой и с окружающей средой, тем больше восхищаемся гармонией природных процессов и тем яснее понимаем, с какими трудностями связана их перестройка. Мы начинаем постигать неявную мудрость Природы, идеально приспособившей естественные ландшафты к определенным физическим зонам земной поверхности. Нам с трудом дается это искусство. Нет у нас в запасе тех тысяч лет, которыми располагает Природа. Мы вынуждены искать новые, неведомые природные решения, создавать новые ландшафты, следить за их развитием и направлять его, отмечать закономерности эволюции, чтобы давать обоснованные прогнозы на ближайшее и далекое будущее.
Понимание прошлого – важнейший компонент предвидения будущего. Единству природы и человека должно соответствовать единство знаний о природе и человеке. Только обобщенное знание, включающее, наряду с естественными науками, также этику и эстетику, поможет перестраивать природу по законам и пользы, и красоты.
Но как бы велики ни были наши знания, следует помнить о незнании. Именно им определяются вредные нежелательные последствия человеческой деятельности. Успехи науки не избавляют нас от незнания многих и многих аспектов жизни природы, общества, самих нас. Поэтому, не уповая всецело только на знания – великую силу научно-технического века, приходится учитывать их ограниченность, уметь сомневаться, стремиться к красоте, доверять природе ...
Таким образом, окружающий нас мир и наш организм – это единое целое, и все выбросы и загрязнения, поступающие в атмосферу – это урон нашему здоровью. Если же мы будем стараться как можно больше положительного сделать для окружающей среды, мы продлеваем свою жизнь и оздоровляем свой организм. И нельзя не согласиться со словами, что все в этом мире взаимосвязано, ничто не исчезает и ничто не появляется ниоткуда. Наш окружающий мир – это наш организм, оберегая окружающую среду, мы оберегаем свое здоровье. Здоровье – это не только отсутствие болезней, но и физическое, психическое и социальное благополучие человека. Здоровье – это капитал, данный нам не только природой от рождения, но и теми условиями, в которых мы живем и которые создаем.
Экологическое воспитание.
В условиях надвигающейся экологической катастрофы громадное значение приобретает экологическое образование и воспитание человека всех возрастов и профессий. Научная основа охраны природы включает в себя разнообразные области естественнонаучных и гуманитарных знаний; среди них основное место занимает экология, которая, в свою очередь, тесно связана с другими биологическими и географическими науками. Экология из чисто биологической науки в 60-е годы трансформировалась в общую проблему. В 70-е годы произошла быстрая экологизация естествознания. Экологический подход становится всеобщим.
Экологические проблемы в современных условиях перехода общества к рыночной экономике вызывают кризис нравственности, ведь экология и нравственность взаимообусловлены. Поэтому вопросы экологии необходимо рассматривать во взаимосвязи с нравственным воспитанием. Пока еще проблемы экологического и нравственного воспитания мало исследованы. Теория взаимосвязи экологического и нравственного воспитания подростков раскрыта слабо, практика эколого-нравственного воспитания разработана недостаточно. Все это ставит перед педагогической наукой задачу разработки многостороннего эколого-нравственного образования учащихся различных типов школ: гимназий, общеобразовательных школ, лицеев и т.д.
Исследуемая проблема широка, она ставится не впервые. В развитие теории нравственного воспитания в процессе общения с природой большую лепту внесли известные деятели педагогической науки и просвещения К.Д. Ушинский, В.Г. Огородников, В.А. Сухомлинский и др.
На протяжении многих десятилетий наше сознание формировалось под влиянием таких лозунгов, как "Широка страна моя родная, много в ней лесов, полей и рек...", "Не ждать милости от природы..." и т.д. Именно поэтому мы привыкли больше пользоваться дарами природы, чем думать о ее восстановлении, бережном отношении к ней. Культивирование нового сознания по отношению к природе – процесс длительный, он напрямую связан с экологическими, социальными и другими условиями жизни общества. В обстановке ухудшения экологической ситуации в стране, снижения жизненного уровня, отсутствия устойчивых нравственных ориентиров, доминирования потребительской психологии, ограниченно сиюминутной выгоды без долгосрочного прогноза, в атмосфере равнодушия и попустительства, безнаказанности за экологические правонарушения, формирование нового понимания человеком, особенно молодым, своих обязанностей перед природой непросто. И все-таки общеобразовательная школа призвана уже сегодня проявить настойчивость в воспитании нового поколения, которому присуще особое видение мира как объекта его постоянной заботы.
Формирование экологического сознания – важнейшая задача школы в настоящее время. Сейчас очень много экологических проблем. И не только в России, но и во всем мире. Это происходит оттого, что школа всегда очень мало уделяла внимания экологическому образованию и воспитанию учащихся. Это привело к тому, что люди стали относиться к природе только как к источнику сырья, жизни и т.д. В результате появились озоновые дыры, парниковый эффект, нефтяные пленки на поверхности воды. В конце концов, это приведет к тому, о чем очень хорошо написал в своем стихотворении В. Федоров:
Меня охватывает дрожь,
Земли не вечна благодать.
Когда смотрю в провал заклятый,
Когда последнего потомка,
О, человечество,
Ты пустишь по миру с котомкой, куда ты,
Ей будет нечего подать.
Куда ты, милое, идешь?
Одной из основных причин незрелости экологического сознания людей нужно считать недостаточно эффективную систему экологического воспитания и образования населения. Далеко не каждый человек имеет возможность приобщиться к пониманию экологических проблем на уровне большой науки, представление об этих проблемах складывается подчас случайным образом: под воздействием обыденных впечатлений или из сообщений средств массовой информации. Разрозненные сведения не дают возможности человеку выработать стройную систему экологических знаний, которая необходима ему, чтобы разумно относиться к природе, не наносить ей урона. Задача общества тут – обеспечить системный характер экологического воспитания и образования населения.
Нынешняя экологическая ситуация такова, что более нельзя обойтись без радикальных и всесторонних преобразований практически всех аспектов общественной жизни. Существенные преобразования должны претерпеть научные знания в плане преодоления их традиционной разобщенности и наполнения естественных наук гуманистическим содержанием, а общественных – естественнонаучным. Более органичный и полный, чем прежде, синтез наук – необходимая предпосылка формирования такой комплексной области научного знания, как социальная экология, которую уже невозможно безоговорочно отнести ни к общественным, ни к естественным наукам. Сегодня жизненно необходима экологизация всех сфер общественной жизни. И прежде всего, конечно, должен быть экологизирован сам человек во всех сферах его деятельности: в производстве, быту, в воспитании и обучении. Экологическая проблема обладает рядом таких особенностей, которые очень важно учитывать в процессе экологического воспитания и просвещения людей.
Первое условие успеха экологического просвещения и воспитания – достаточно высокая точность данных о состоянии биосферы в целом и отдельных ее регионов. Кроме того, точные данные необходимо дополнять сведениями о тех взаимосвязанных последствиях, которые может повлечь за собой то или иное, частное на первый взгляд, изменение какого-либо компонента биосферы.
Второе условие успеха экологического воспитания – необходимость комплексного характера освещения экологических явлений. Важно воспроизвести не только сложную совокупность природных процессов, но и дать их оценку в отношении к событиям в человеческом обществе. Приоритет природных ценностей важно подчеркивать еще и потому, что всей прежней теорией борьбы с природой (вспомним ныне печально знаменитое: "Мы не можем ждать милости от природы...") люди воспитывались в духе ожесточенно непримиримой конфронтации с природной средой, природными условиями, которые нередко выставлялись именно как косная сила, как препятствие на пути к достижению практических целей: благосостояния, изобилия и т.д. Теперь уже всякий, умеющий видеть реальное положение, видит: опасность угрожает природе со стороны бесконечно возросшей мощи человека. Необходимость дать людям целостную систему экологических знаний как в области общих вопросов социально-экологической теории, так и в аспектах, соответствующих профилю определенной профессиональной деятельности.
Важно иметь в виду, что если "растворить" экологический аспект в материале учебной дисциплины, тем более если "растворять" систематически, то эффект окажется куда меньше желательного, а эколого-нравственные убеждения учеников, которые и есть цель работы, вряд ли удастся сформировать.
Главная же проблема, которую решить просто необходимо, – это воздействие на сознание людей, чтобы произошел, наконец, переход от упрощенного, метафизического понимания проблемы взаимодействия общества и природы к более адекватному (современному) пониманию. Экологическое сознание в развитом виде формируется на основе познания людьми законов целостности природной среды и тех законов, которые должны обусловить человеческую деятельность в целях сохранения жизнепригодного состояния природы. Понятно, что стихийно подобные знания не могут стать достоянием человека даже в том случае, если он располагает высоким уровнем образования и культуры. Тут необходима специальная подготовка, соответствующая индивидуальным особенностям.
Особая сложность заключается в том, что процесс формирования экологического сознания должен охватить все возрастные группы учеников, а ведь им свойственны далеко не одинаковые возможности восприятия знаний. Вот почему необходим самый широкий спектр методических и дидактических приемов.
Кроме того, экологическое просвещение только в том случае окажет заметное воздействие на образ действий человека, если охватит как рациональную, так и эмоциональную его сферу, если научные доводы взволнуют его и будут им восприняты как собственные, только тогда станет возможным убеждение, которое всегда сугубо личностно.
Воспитание уважительного отношения людей к природе своими корнями уходит в глубь веков. На заре своей жизни на Земле человек должен был вести жестокую борьбу за свое существование. Масштаб влияния его на окружающую среду в то время был весьма незначительным. В ходе развития человечества его пассивная зависимость от сил природы все более уступала место активному влиянию, и постепенно люди начали познавать законы природы и изучать природные явления. Все это способствовало появлению и развитию естественных наук – ботаники, зоологии, зоогеографии и других. При изучении растений и животных люди постепенно начали обращать внимание на их взаимоотношения и на необходимость заботливого отношения человека к природе. Историческими предпосылками формирования экологического сознания были нравственные и гуманные отношения людей к природе, особенно к животному миру.
Экологическое сознание – это понимание необходимости охраны природы, осознание последствий нерадивого отношения к ней. Кроме того, экологическое сознание – это понимание и осознание того, что каждый человек несет ответственность за сохранение как отдельных видов животных и растений, так и в целом жизни на Земле.
Но для того, чтобы до конца понять и разобраться, что же такое экологическое сознание и каким образом его можно формировать у учащихся, сначала посмотрим, что же такое сознание вообще.
Сознание как психолого-педагогическая категория
. Сознание – это единство всех психических состояний и свойств человека как личности. Оно представляет собой чрезвычайно сложный процесс активного отражения и духовного освоения объективной действительности. Сознание представляет собой единство всех форм познания и переживаний человека и его отношения к тому, что он отражает. Это специфическая форма жизнедеятельности человека, продукт его взаимоотношений с объективной действительностью.
Каковы же важнейшие характеристики сознания? Первая дана уже в самом его наименовании: сознание. Человеческое сознание включает в себя совокупность знания об окружающем нас мире. В структуру сознания, таким образом, входят важнейшие познавательные процессы, с помощью которых человек постоянно обогащает свои знания. К числу этих процессов могут быть отнесены ощущения и восприятия, память, воображение и мышление.
Вторая характеристика сознания – закрепленное в нем отчетливое различие субъекта и объекта, то есть того, что принадлежит "Я" человека и его "не Я". Человек, впервые в истории органического мира выделившийся из него и противопоставивший себя окружающему, продолжает сохранять в своем сознании противопоставления и различения. Он единственный среди живых существ способен осуществить самопознание, т.е. обратить психическую деятельность на исследование самого себя.
Третья характеристика сознания – обеспечение целеполагающей деятельности человека. В функции сознания входит формулирование целей деятельности, при этом складываются и взвешиваются ее мотивы, принимаются волевые решения, учитывается ход выполнения действий и вносится в него все необходимые корректировки и т.д. Всякое нарушение, в результате болезни или по каким-либо иным причинам, возможности осуществить целеполагающую деятельность, ее координацию и направленность рассматривается как нарушение сознания.
Наконец, четвертая характеристика сознания – включение в его состав определенного компонента. В сознание человека неизбежно входит мир чувств, где находят отражение объективные и, прежде всего, общечеловеческие отношения, в которые включен человек. В сознании человека представлены эмоциональные оценки межличностных отношений. И здесь, как и во многих других случаях, патология помогает лучше понять сущность нормального сознания.
Концепция экологического воспитания и образования должна опираться на научный анализ реальности и некоторые общие положения философского характера. Сегодня они формируются как результат обширных исследований специалистов самого разного профиля. Нарушение равновесия биосферы вследствие стихийной деятельности человека и превращение его в основную природопреобразующую силу планеты неизбежно приведет к общепланетарному экологическому кризису. Его преодоление будет означать переход к состоянию коэволюции природы и общества, смысл и содержание которого еще придется познать.
Производственная деятельность людей должна постепенно менять основу. Предстоит новая модернизация, которую естественно назвать экологической, поскольку она будет ориентироваться на создание производств, не разрушающих равновесного состояния биосферы, т.е. вписывающихся в ее биогеохимические циклы. Преодоление экологического кризиса только техническими средствами невозможно. Невозможно поддержание состояния равновесия, если общество не будет преобразовывать само себя, свою нравственность, а будет опираться только на технические решения. Человечество ожидает длительный и весьма трудный процесс совместного преобразования природы и общества, причем решающее значение в его длительности будет иметь формирование цивилизации, отвечающей новым потребностям человека, согласованным с новыми реалиями окружающей природы. Новая цивилизация, для того, чтобы она оказалась способной обеспечить дальнейшее существование на Земле человечества как развивающегося вида, должна опираться не только на новую технологическую основу производственной деятельности людей, но и на глубокое понимание места человека в окружающем мире, без чего невозможно формирование новой нравственности, т.е. нового общественно необходимого поведения людей. Широкая образованность носителя планеты необходима и для становления новой морали, т.е. духовного мира людей.
Только по-настоящему образованное и интеллигентное общество будет способно вступить в эпоху ноосферы или в период своей истории, когда оно сможет реализовать режим коэволюции природы и общества. Это утверждение столь очевидно, что оно тоже может быть включено в исходную систему постулатов. Следовательно, наряду с новой модернизацией, человечеству предстоит создать новую культуру во взаимоотношениях как между людьми, так и с природой, субъектом которой является человек. В ее основе должно лежать всеобъемлющее воспитание и образование, которое естественно назвать экологическим.
Несмотря на разнообразие цивилизаций, которое будет существовать и впредь, начнет формироваться некоторая общепланетарная система знаний и принципов взаимоотношения с природой, в равной степени необходимых всем обитателям планеты. В самом деле, в современных условиях человечество взаимодействует с биосферой как одно целое, значит, оно обязательно должно обладать некоторыми общими стандартами в своих взаимоотношениях с природой. Сегодня вряд ли можно предложить некую единую и универсальную систему воспитания и образования. Она будет формироваться постепенно как обобщение опыта специалистов в области образования, достижения науки, т.е. наших знаний об окружающем мире и деятельности политиков. Однако некоторые основные положения будущей системы, позволяющие сделать первые шаги, просматриваются уже достаточно отчетливо.
Экологическое воспитание должно представлять собой целостную систему, охватывающую всю жизнь человека. Оно должно иметь целью формирование у человека мировоззрения, основанного на представлении о своем единстве с природой и о направленности культуры и всей практической деятельности не на эксплуатацию природы и даже не на сохранение ее в первозданном виде, а на ее развитие, способное содействовать развитию общества. В этом принцип современного антропоцентризма, основанного на понимании того факта, что дальнейшее развитие человечества может состояться только совместно с дальнейшим развитием природы, ее многообразием и богатством.
В такой формулировке принцип антропоцентризма практически эквивалентен утверждениям классической педагогики и восходит к Песталоцци, Монтеню, Руссо, утверждавшим, что цель воспитания – развитие симпатии к другим людям и любовь к природе. Воззрения классической педагогики обладали высокой степенью экологичности.
Для того, чтобы реализовать этот принцип, экологическое воспитание должно начинаться с самого раннего детства. Еще в семье и в дошкольные годы ребенок должен получить некоторые начальные сведения об окружающем мире, природе, о необходимости и целесообразности бережного отношения к растениям, животным, о сохранении чистоты воды, воздуха Земли. Эти знания должны быть развиты и закреплены в начальных классах средней школы. Одновременно должна быть создана атмосфера благожелательности по отношению к природе, чтобы у ребенка сформировалось миропредставление, включающее его в окружающий мир не как хозяина, а как участника естественного процесса его развития.
Существуют два разных термина – "экологическое воспитание" и "экологическое образование". Первое невозможно без второго, и поэтому образование должно развиваться в контексте второго, тем более что знания сами по себе еще не определяют направленность деятельности человека.
Экология – большая научная дисциплина, но ее преподавание должно быть дозировано и не превышать многолетний систематический курс. Начальные сведения должны быть получены дома или в дошкольных учреждениях и закреплены серией специальных уроков и целенаправленных экскурсий в первых классах. Они должны быть "природоведчески ориентированы", подобно тому, как излагались начальные сведения в учебниках по природоведению в дореволюционной земской школе.
Что же касается систематического курса экологии, то он должен быть прочитан в одном из последних классов средней школы. В нем следует не только обобщить и систематизировать знания, полученные в предшествующих классах, но и внести некоторые общие философские (идеологические) представления, закладывающие основы современного миропонимания.
Сегодня много говорят об экологизации образования. Это очень важный элемент экологического воспитания. Экологическое мышление, представление об окружающей среде и месте в ней человека должны присутствовать во всех проявлениях его активности. Весьма эффективным средством реализации этого принципа и является экологизация образования. Она состоит в том, что практически все преподаваемые дисциплины школьного курса должны содержать экологический материал. Не только биология, химия, география, но и математика, литература. Все они могут стать средством получения экологических представлений и экологических знаний.
Таким образом, в результате всего выше сказанного мы можем сделать вывод о том, что проблемы экологии очень остро стоят в настоящее время не только в нашей стране, но и во всем мире. Сильно загрязнены воздух, вода, почвы. Никогда проблема охраны природы не стояла так остро, как в последнее время. И именно поэтому сегодня необходимо формировать экологическое сознание у детей. Ведь через несколько лет они станут взрослыми, и необходимо, чтобы они бережно и рационально относились к природе.
Основная цель экологического образования – формирование экологического сознания и мышления на основе активной жизненной позиции. Пробуждение экологического сознания неразрывно связано с осознанием человеком своей роли на Земле. В настоящее время вследствие технического прогресса, урбанизации общества человек перестал ощущать себя и окружающую среду как единое целое в пределах биосферы.
Решение современных экологических проблем требует компетентного подхода, который включает естественные, социальные и гуманитарные науки, приближаясь, таким образом, к философскому уровню познания.
Экологическое образование имеет межпредметный характер. Главную роль тут играют естественнонаучные дисциплины: физика, биология, география. При изучении этих предметов имеются огромные возможности для формирования экологического сознания. Такая возможность есть практически на каждом уроке и ее необходимо использовать.
В рамках какого-нибудь одного предмета экологическое образование и воспитание не может быть осуществлено в полной мере. Однако возможности осуществления экологического образования в процессе изучения различных дисциплин неодинаковы. Они определяются спецификой задач и содержанием предмета.
Содержание экологического образования комплексно. Оно включает идеологические, научные, нравственно-эстетические, правовые, личностно-мировоззренческие и практические аспекты. Для их реализации в школьном курсе естественнонаучных дисциплин сложились более благоприятные условия, чем в других предметах. Последнее объясняется прежде всего тем, что цели и задачи естественнонаучного и экологического образования тесно взаимосвязаны между собой и дополняют друг друга. Цель экологического образования заключается еще и в формировании ответственного отношения к природе, которое должно стать важнейшим элементом в системе социальных отношений будущего образования – преодолеть потребительский подход к природе, воздействуя на все аспекты сознания: научный, художественный, нравственный и правовой. Задачей же школьного курса естественнонаучных дисциплин является прежде всего формирование диалектико-материалистических взглядов на природу и на взаимодействие общества и природы; овладение учащихся знаниями и умениями для рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды, оценки природной и хозяйственной обстановки в своей местности, воспитание норм и правил поведения в природе.
Целостное представление об экологизации школьного естественнонаучного образования дает выделения в его содержание ведущих идей. Многие из них (развитие и целостность природы, изменение природы в процессе труда, окружающая среда и здоровье человека, природы в нравственно-эстетическом развитии личности) являются основополагающими в экологическом образовании.
Раскрытие их в обучении физике, химии, биологии, географии направлено на формирование у школьников понимания целостности природы Земли, единства ее процессов, естественной связи и с ней человека, а также того, что любая хозяйственная деятельность человека и его поведение в природе должны быть согласованными с ее законами.
Так как все изменения природной сферы – и естественные, и вызванные деятельностью человека – оказывают влияние на условия жизни и здоровье населения, то рассмотрение этой взаимосвязи осуществляется через систему знаний о значении отдельных компонентов и природы в целом для жизни и хозяйственной деятельности человека, о необходимости рационального использования природных ресурсов и их восстановления. Изучение основ природопользования, рассмотрение вопросов о роли прогнозирования изменений окружающей среды способствует пониманию учащимися важности учета особенностей природы в процессе трудовой деятельности человека. В целом школьный курс естественнонаучных дисциплин помогает учащимся осознать значение природы для общества, понять, что природа – основной источник удовлетворения жизненных и духовных потребностей человека, осмыслить необходимость ответственного отношения к ней.
Содержание школьного курса физики, химии, биологии, географии располагает объективными возможностями формирования и развития у школьников нравственных норм и привычек поведения в природе, ценностных ориентаций.
Развитию ценностных ориентаций способствует выполнение учащимися практических работ оценочного характера. Для экологического образования важное значение имеют работы по оценке характера воздействия человека на окружающую среду, предусмотренные программой. На их основе у школьников вырабатывается привычка правильно, критически оценивать свое поведение в природе, поступки других людей, выбрать линию поведения, соответствующую законам природы и общества. Знание и соблюдение учащимися правил поведения в природе во время экскурсий, туристических и краеведческих походов свидетельствуют о степени сформированности их нравственного облика.
В экологическом образовании не меньшую роль, чем нравственное, играет эстетическое воспитание, в которое существенный вклад вносят и естественнонаучные предметы. На этих уроках учащиеся обогащаются новыми эстетическими впечатлениями, чему способствуют разнообразные средства обучения (картины, кинофильмы, диафильмы и т.д.), формирующие образы территорий, различных объектов природы, развивающие у детей эмоциональную восприимчивость к красоте вообще, прекрасному в природе и эстетическое восприятие окружающей среды.
Таким образом, содержание школьного курса естественнонаучных дисциплин способствует экологическому образованию школьников и имеет для этого огромные возможности. В их реализации и подготовке экологически грамотного поколения основная роль принадлежит учителю, его творческой инициативе.
Этапы школьного обучения, возрастные возможности учащихся, реальные условия социального и природного окружения – все это обусловливает характер формирующихся отношений школьников к природе, их деятельность по сохранению окружающей среды.
Рассмотрим возрастные особенности отношения к природе детей, подростков и юношей в период школьной жизни.
Младшие подростки (9-11 лет). Необходимость заботы о зеленых насаждениях мотивируют тем, что растения "всех радуют", "они нам нравятся", "украшают город", "делают нашу жизнь красивой" и т.д. В их высказываниях редко звучит чисто рационалистический подход ("из деревьев делают карандаши и линейки"). В этом возрасте дети часто осуждают свои действия во время игр, наносящие вред природе: "ломали ветки, когда играли". Дети мечтают о хороших делах на пользу природе, проявляют готовность " вырастить что-то своими руками", больше собрать макулатуры, "чтоб не губить лес", предполагают, чтобы каждый человек посадил 5-6 деревьев, и "тогда наша Земля будет прекрасной".
Старшие подростки (12-15 лет) глубже осознают государственную и общественную значимость экологически проблем. Они осуждают всякое зло, жестокость, жадность по отношению к природе, бережное отношение к природе они тесно связывают с борьбой за мир, за предотвращение войны как самого большого зла для людей и природы.
У школьников этого возраста, особенно у девочек, ярко выражено нравственно-эмоциональное отношение к природе: "природа – самое прекрасное", "это самое необходимое, нужное человеку", "от природы зависит настроение человека", "прелесть природы нельзя губить".
В этом возрасте усиливаются патриотические мотивы: "Родина – это прежде всего родная природа", "мой вклад в охрану природы будет помощью Родине". Забота о природе родного края у старших подростков проявляется в конкретных делах. Они нередко выступают с инициативой вычистить речку или пруд, озеленить дворы.
Вместе с тем именно в этом возрасте чаще всего встречаются "разрушительные действия". Подростки еще слабо представляют себе последствия воздействия человека на природу, нередко не предвидят, к чему может привести поступок, совершенный из любопытства или озорства. Поистине противоречивый возраст! Это создает определенные трудности в развитии и укреплении экологической культуры подростков. В то же время их активность и стремление к деятельности служат основой для овладения научными знаниями, формирования практических умений и навыков природоохранительного характера.
Большинство школьников раннего юношеского возраста (16-17 лет), как правило, придают большое значение общественно полезным делам по улучшению окружающей среды, принимают в них участие, высказывают твердое убеждение в том, что охрана природы – задача каждого гражданина. Молодежь видит вред не только от прямого ущерба, который может нанести человек природе, но и от равнодушного к ней отношения.
Важно, что в сознании юношей научный и рациональный подход к природе сливается с нравственно-этическим. Старшим школьникам подчеркивают необходимость "не только брать у природы, но и отдавать ей, не губя и не разрушая ее". Некоторые из них мечтают "не через сто лет, а именно сейчас превратить нашу Землю в цветущий сад".
Психолого-педагогические основы экологического образования и воспитания школьников разрабатываются с учетом:
– возрастных особенностей учащихся, выражающихся во взаимосвязи мышления, памяти, внимания и успеваемости;
– направления их сознания на соблюдение нравственных и гражданских норм общества и оптимизации окружающей среды;
– системности и проблемности в обучении началам экологии.
В учебных предметах содержится значительный объем естественнонаучных и гуманитарных знаний, систематизация которых и развитие на межпредметной основе с учетом психологических особенностей мышления, памяти и внимания старшеклассников позволяют сформировать общий подход к рассмотрению картины мира и воспитать осознанное стремление к активной общественно-полезной деятельности.
Каким образом можно и необходимо систематизировать этот учебный материал, как придать обобщенный и конкретный характер знаниям о картине мира?
Первое условие – это учет возрастных особенностей взаимосвязи памяти, внимания и успеваемости школьников в целях формирования у них прочных, глубоких и системных знаний по основам наук. Следует отметить, что в литературе не подвергается специальному исследованию вопрос о возрастных особенностях зависимости успеваемости от памяти и внимания учащихся, к тому же данные приводятся, как правило, суммарно для мальчиков и девочек, что вряд ли является оправданным, поскольку практика школьной педагогики постоянно указывает на необходимость дифференцированного подхода к учащимся разного пола и возраста. В общей сумме факторов, определяющих успешность обучения, память и внимание перестают играть ведущую роль. На первое место выступают более сложные, приобретенные в процессе обучения формы усвоения учебного материала.
Второе условие заключается в формировании системности знаний учащихся применительно к старшеклассникам. Важное условие реализации экологических знаний в процессе обучения – формирование теоретического мышления. Выполнение этой задачи на уровне требований для выпускников средней школы выражается в усвоении ими основ научной теории. Каким образом достигается системность в знаниях старшеклассников? Анализ школьных учебников показывает, что материал принципиально не может быть представлен в таком виде, чтобы ученик не преобразовывал его в своем сознании по элементам теории. Внутренняя перестройка знаний ученика сопровождается преобразованием тех связей, которые возникают при первичном ознакомлении с учебным материалом. Пересказывая материал, школьник вновь перестраивает имеющиеся знания. Таким образом, научная теория в учебном процессе отображается в трех принципиально разных системах: при первичном ознакомлении – в учебнике или объяснении учителя, при итоговом – в сознании ученика и в изложении самого ученика. Чтобы школьник усвоил системные знания, ему необходимо дважды перестроить первично полученные сведения.
Формирование знаний о знаниях – еще одна сторона усвоения теоретического материала, особенно в условиях актуальных задач оптимизации учебно-воспитательного процесса, которые стоят перед школой. В содержании образования эти знания выполняют функцию реализации принципов сознательности в обучении и, кроме того, функцию направленности на формирование научного мировоззрения. Выработка научного мировоззрения включает в себя процесс формирования научной картины мира и систему взглядов на познание.
Третье условие – деятельность и общение в природной среде. Определение оптимальных условий формирования умений и навыков на базе экологических знаний.
Таким образом, при осуществлении экологического подхода к изучению естественнонаучных дисциплин учащиеся усваивают, что природа и общество взаимосвязаны как во времени, так и в пространстве. Для данных взаимосвязей характерна определенная закономерность. На уроках физики, химии, биологии, географии и обществоведения школьники узнают, что явления, объекты и процессы действительности объективно связаны.
Осуществляя межпредметные связи на занятиях естественнонаучных школьных дисциплин и во внеурочное время, школьники изучают явления природы и общества, познают объективные взаимосвязи. Школьник овладевает системой знаний в том случае, если он хорошо знает ее общие свойства и элементы, структуру и функцию изучаемого явления, и может применить усвоенные знания в практических природоохранительных целях.
Изучение общества и явлений природы на протяжении всего школьного курса неразрывно связано с развитием у учащихся системного мышления, чему способствует анализ объективных связей, обусловливающих биологические, физические, химические и другие явления на межпредметной основе в экологическом аспекте. В процессе природоохранительной деятельности школьников большое место должно отводиться экспериментированию и практике.
При определении целей и задач эксперимента, который ставят учащиеся, они должны обосновать постановку проблемы, этапы ее решения, методику исследования количественных и качественных показателей, а также методику проверки гипотезы в эксперименте и практический результат.
При выполнении практической природоохранительной работы или эксперимента, при проверке гипотезы школьники учатся систематизировать известные им факты, устанавливать их взаимосвязь, творчески применять к ним уже известные законы и, исходя из этого обобщения, делать новые выводы.
Приобретение знаний – первоначальная задача реализации принципов и условий экологического образования. Основная задача заключается в применении школьниками полученных экологических знаний, умений, навыков, методов природоохранительной деятельности в общественно-полезной практике и тем самым – в содействии дальнейшему активному и творческому познанию действительности.