Ресурсная и геодинамическая экофункции литосферы

 

 

2.3 Ресурсная функция

 

Ресурсная функция верхних  горизонтов литосферы заключается  в ее потенциальной способности  обеспечения потребностей биоты (экосистем) абиотическими ресурсами, в том  числе и потребностей человека теми или иными полезными ископаемыми, необходимыми для существования  и развития человеческой цивилизации. (Королев, 1996; Трофимов, Зилинг, 2000, 2002).

Ресурсная функция является базовой в системе «литосфера-биота», так как с ней связаны не только условия жизни и эволюции биоты, но и сама возможность ее существования.

Данная функция определяет роль ресурсов (минеральных, органических, и органо-минеральных) для жизни  и деятельности биоты как в  качестве биогеоценоза, так и социальной структуры. Ресурсная функция литосферы  обусловливает значение минерального, органического и ее органоминерального сырья, составляющего основу для жизнедеятельности биоты как в качестве биогеоценозов, так и антропогеоценоза (Ясаманов, 2003).

По мнению В.Т. Трофимова  и др. (2000), она включает следующие  аспекты:

·ресурсы,необходимые для  жизни и деятельности биоты,

·ресурсы,необходимые для  жизни и деятельности человеческого  общества,

·ресурсы, как геологическое  пространство, необходимое для расселения и существования биоты, в том  числе и человеческого общества.

Первые два аспекта  связаны с минерально-сырьевыми  ресурсами, а последний, - с экологической  емкостью геологического пространства, в пределах которого происходит жизнедеятельность  организма.

С позиций биоцентризма потребности  человека не должны вступать в противоречие с потребностями биоты в целом. Среди природных ресурсов на Земле  по их значимости для развитых государств на первом месте стоят энергоресурсы. При современном уровне развития промышленности в мире технологическая  энергетика создает и трансформирует огромное, если рассматривать планету  в целом, количество энергии. Около 70% добываемых полезных ископаемых в  мире составляют энергоресурсы. Следовательно, можно говорить о соизмеримости  техногенного энергетического потенциала с энергетическим потенциалом Земли  естественного происхождения, особенно на урбанизированных территориях.

 

2.3.1 Ресурсы литосферы,  необходимые для жизнедеятельности  биоты

Они представлены горными  породами и минералами, которые включают химические элементы биофильного ряда, жизненно необходимые для роста  и развития организмов, кудюриты - минеральное  вещество кудюров, являющегося минеральной  пищей литофатов. и подземные  воды. Углерод, кислород, азот, водород, кальций, фосфор, сера, калий, натрий и  ряд других элементов требуются  организмам в значительных количествах, поэтому они называются макробиогенными. Микробиогенными элементами для  растений являются Fе, Мn, Сu, Zn, В, Si, Мо, С1, V, Са, обеспспечивающие процессы фотосинтеза, азотного обмена и метаболическую функцию.

Для животных требуются те же элементы, кроме бора. Часть из них они получают, используя в  пищу продуценты, часть - из минеральных  соединений и природных вод. Кроме  того для животных (консументов первого  и второго порядков) дополнительно  требуются селен, хром, никель, фтор, йод и др. Эти элементы в малых  количествах жизненно необходимы для  деятельности

организмов и выполнения биогеохимических функций.

Одни из перечисленных  элементов находятся в газообразном состоянии в атмосфере, другие растворены в водах гидросферы или находятся  в связанном состоянии в почвенном  покрове и литосфере. Растения (продуценты) извлекают в процессе своей жизнедеятельности  эти элементы непосредственно из грунтов вместе с почвенными и  грунтовыми водами.

Минеральные вещества кудюров  являются эпизодической пищей травоядных (консументы первого порядка) и всеядных (консументы третьего порядка) животных. Они употребляют их вместе с пищей  по крайней мере два раза в год. Кудюры предназначены для регуляции  солевого состава организма. В основном это минералы группы цеолитов. Стимуляторами  роста растений, животных и рыб  кроме цеолитов являются такие глинистые  минералы, как бентониты, палыгорскиты, а также глауконит и диатомит.

Подземные воды - основа для  существования биоты, определяют направленность и скорость биохимических процессов  растений и животных.

 

2.3.2 Минеральные ресурсы,  необходимые для жизни и деятельности  человеческого общества

К ним относятся все  существующие полезные ископаемые, которые  используются человечеством для  производства необходимых материалов и энергии, В настоящее время  из недр извлекается более 200 видов  полезных ископаемых и объем годовой  добычи минерального сырья достигает  порядка 20 млрд т горной массы в  год.

Наиболее важные группы полезных ископаемых и основные направления  их использования показаны на рис. 4.

рис. 4. Схема использования  основных природных ресурсов литосферы

 

Экологическое значение подземных  вод огромно. Основные направления  их использования и объемы потребления (км/год) приведены ниже:

Хозяйственно-питьевое водоснабжение  …………… 10,34Техническое водоснабжение  …………………… ……. 2,66Орошение земель и  обводнение пастбищ………………………………..0,51Лечебное (бальнеологическое и минеральное) геотермальное …….….0,35Промышленное (извлечение поваренной соли, йода. брома, бора, лития, стронция)…………………………………………………………………..0.25

2.4 Анторопогенное воздействие  на ресурсную функцию литосферы

 

Минерально-сырьевые ресурсы  относятся к категории исчерпаемых, и все они, за исключением подземных  вод, являются невозобновляемыми. На протяжении всей своей истории человеческое общество в разных объемах использовало минеральные ресурсы, причем объем  добываемого сырья непрерывно возрастал. Одновременно увеличивалось число  извлекаемых химических элементов  и соединений: если в XVIII в. - 18 химических элементов и соединений, в XIX в. - 35, в 1917 г. - 64, в 1975 г. - 87, то в 90-е годы XX в - 106 элементов Периодической системы  Д.И. Менделеева.

В настоящее время ежегодно из недр добывается около 100 млрд т минерального сырья. Возникает угроза истощения  месторождений полезных ископаемых. По прогнозам некоторых специалистов, запасы многих видов минерального сырья  иссякнут к середине XXI в., а свинца и цинка хватит только на первые десятилетия третьего тысячелетия.

В литосфере заключены  горные породы, которые содержат в  себе биофильные элементы, т.е. химические элементы, растворимые в водной среде  и в то же время жизненно необходимые  организмам. Они еще называются биогенными элементами. Литосфера, кроме того, является вместилищем подземных  вод, а также содержит вещества, употребляемые  в пищу определенными животными - литофагами.

Жизнедеятельность биоты  обеспечивают существующие в природе, в том числе и происходящие в литосфере, биогеохимические циклы. Согласно Г. А. Богдановскому (1994), это  более или менее замкнутые  пути циркуляции химических элементов, входящих в состав клеточной протоплазмы, из внешней среды в организм и  уходящих вновь во внешнюю среду. Выделяют два типа биогеохимических цикла: круговорот газообразных веществ  с резервным фондом в атмосфере  и океане; осадочный цикл с резервным  фондом в земной коре.

Развитие человеческого  общества невозможно без использования  минеральных ресурсов. Благодаря  им человечество обеспечивает свои потребности  в энергии, удобрениях, жилье, транспорте, связи. Сегодня к этой категории  добавились средства получения, передачи, обработки и анализа информации. Ежегодно из недр извлекается порядка 17-18 млрд т горной массы.

К числу полезных ископаемых относятся и подземные воды. Они  используются в качестве хозяйственно-питьевого  водоснабжения (10,34 км/год), для технического водоснабжения (2,66 км/год), орошения земель и обводнения пастбищ (0,51 км/год), в  лечебных целях, в качестве геотермальных  источников, для добычи ряда ценных компонентов (йод, бром, бор, литий, стронций, поваренная и калийная соль).

Большую роль литосфера играет в качестве геологического пространства, необходимого для расселения и существования  биоты, в том числе и человека. С одной стороны, приповерхностные участки литосферы являются местом обитания биоты (обитатели пещер, норные и землеройные животные, микроорганизмы), а с другой, ее подземные пространства используются на урбанизированных территориях: для строительства подземных  коммуникаций, транспортных магистралей, расположенных на подземном уровне объектов, а также как вместилища для захоронения высокотоксичных  и радиоактивных отходов. Однако продолжающееся строительство подземных  инженерных объектов нередко приводит к обострению экологических проблем. Объекты геологической среды, используемые для этих целей, весьма ограничены и  в большинстве регионов довольно быстро становятся источниками острых экологических кризисных ситуаций.

Долгое время существовало представление о том, что территории континентов неисчерпаемы для расселения и жизнеобеспечения биоты, в том  числе человека. Однако в эпоху  техногенеза земная поверхность  и геологическая среда стали  важным природным и экологическим  ресурсом. Сегодня человечеством  освоено около 55 % поверхности суши, причем существует тенденция нарастания этого процесса. В настоящее время  человечество сталкивается с тем, что  дальнейшее размещение урбанизированных территорий сопряжено как с преодолением природных трудностей, так и с  большими материальными затратами.

Как отмечают в своей монографии В.Т.Трофимов с соавторами (1997), специфика  земельного ресурса заключается  в том, что его изучением и  оценкой занимаются науки не только геологического, но и географического  и почвоведческого направлений. Геологи рассматривают ресурсную  сторону с позиций рационального  пользования геологического пространства, географы - с позиций рационального  использования ландшафта, а почвоведы - с позиций рационального использования  почв для сельского хозяйства. Все  вместе они должны оценивать рациональность и возможность использования  той или иной территории с позиций  экологии.

 

2.5 Геодинамическая функция

 

2.5.1 Понятие, объект, предмет  геодинамической функции

Согласно В.Трофимову с  соавторами (1997), под геодинамической  функциейлитосферы понимается способность  последней к проявлению и развитию при-родных и антропогенных геологических  процессов и явлений, в той  или иной мере влияющих на условия  жизнеобитания и жизнедеятельности  биоты и особенно человеческого  общества.

Геодинамическая функция  литосферы в экологическом аспекте  проявляется в ходе геологических  процессов, причем эколого-геодинамические  свойства литосферы обусловлены  как энергетической составляющей литосферы, так и динамикой ее вещественного  состава, включая рельефообразующие  факторы.

Геодинамические функции  литосферы(экологическая геодинамика) раскрываются через взаимодействие биоты и геологических процессов, как эндогенных, так и экзогенных.

Эндогенные геологические  процессы проявляются в виде вулканической  и тектонической деятельности Земли. С вертикальными тектоническими движениями связано формирование рельефа, ландшафтной поясности гор. В  горах с

увеличением высоты происходит изменение климата, что влияет на формирование почв, развитие рельефообразующих  процессов, различных видов животных и растений. Существенна роль неотектонических движений, разрывных и складчатых деформаций в формировании залежей  и месторождений нефти и

газа. Оценка экологического риска связана с развитием  эндогенных и экзогенных процессов, параметров их проявления и экологических  последствий.

Геодинамическая экологическая  функция литосферы - это функция, отражающая способность литосферы  влиять на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные (техногенные) геологические процессы и явления.

Объект изучения эколого-геодинамических  исследований - геологические процессы и геодинамические зоны и аномалии.

Предмет изучения - знания о  воздействии этих компонентов литосферы  на биоту. Их проявление связано как  с факторами извне (космическими), так и с разрядкой напряжений в геофизических полях Земли, а влияние геологических процессов  на биоту - с преобразованием рельефа.

Реализация геодинамической  функции проявляется как непосредственно -через негативное по отношению к  биоте явления, так и опосредованно - через геофизическую, ресурсную, или  геохимическую функции. Например, оценку эрозии можно рассматривать через  интенсивность процесса и количественную охват ею определенной территории (геодинамический  критерий оценки), или через потерю или сокращение земельных ресурсов и запасов гумуса (ресурсный критерий оценки).

Существует два подхода  к оценке воздействия геодинамического фактора литосферы на биоту. Первый подход связан с анализом и оценкой  воздействия отдельных геологических  процессов на человека и проявляет  экологические последствия этих процессов. Второй связан с изучением  современных геодинамических зон  и аномалий литосферы и их воздействием на биоту. Эти факторы определяют состояние массивов горных пород, участков повышенной трещиноватости, проницаемости, влияющих на особенности циркуляции подземных вод, увеличение количества геологических и экологически опасных  техногенных процессов.

Геодинамические аномалии влияют на процесс проникновения физических и химических загрязнителей в  литосферу, окружающий ландшафт, биологические  объекты, на здоровье человека и снижают  ценность почвенных ресурсов.

Иерархия структуры геодинамической  экологической функции литосферы:

·Первый уровень - все геологические  процессы и геодинамические зоны.

·Второй уровень - группы геологических, других природных и техногенных  процессов, различающихся по характеру  проявления и воздействия на экосистему и человека, и геодинамические  аномалии.

Характерной чертой геодинамической  функции литосферы является ее возможность  проявляться в форме как негативного, так и позитивного отношения  к развитию и пространственному  распространению биоты. Это отношение  может быть прямым и опосредованным, т.е. может проявляться через ресурсную  или геофизико-геохимическую функции.