Абиотические факторы и экологические функции литосферы

Каждая из геосферных оболочек обладает как абиотической, так и экологической значимостью. Абиотический и экологический подходы дополняют друг друга. При абиотическом подходе компоненты и явления неживой природы рассматривают как условие существования живых организмов, в том числе человека. При экологическом подходе факторы неживой среды изучаются не просто сами по себе, а в их конкретном взаимодействии с биотой и влиянием на нее. Несмотря на то, что все геосферные оболочки важны в абиотическом и экологическом плане, до недавнего времени абиотический и экологический подходы использовались в основном при изучении гидросферы и атмосферы. Лишь в середине 90-х годов было введено понятие «экологические функции литосферы». Что касается абиотических факторов и экологических функций мантии и ядра Земли, то их изучение, надо полагать, будет признано также актуальным, но позднее. С изучением абиотических факторов и экологических функций литосферы медлить нельзя: оно стало предельно насущным для будущего человечества уже сейчас. Абиотический аспект дела рассматривается, как правило, вместе с его экологическим содержанием.

Обычно выделяют четыре экологические функции литосферы: ресурсную, геодинамическую, физическую и химическую.

Ресурсная функция литосферы определяет роль ресурсов, содержащихся в литосфере, а также факторов пространственного характера для жизни биоты и человека. Известно, что литосфера содержит различные материальные ресурсы, большинство из которых активно используются человеком. Именно в этой связи наблюдается значительная ресурсная напряженность, которая не убывает, а нарастает год от года.

Весьма тревожная ситуация сложилась с энергетическими ресурсами. Перспективность таких широко используемых энергетических ресурсов, как природный газ, нефть, уголь быстро убывает. Согласно популярным оценкам, газ и нефть перспективны не более чем на 50 лет, уголь приблизительно на 150 лет. До настоящего времени нет четких представлений о тех энергетических ресурсах, которые человечество намерено использовать, допустим, через 50 лет. Атомная энергетика опасна, трудноразрешимой представляется проблема реактивации отходов ядерной промышленности: во всей литосфере пока не обнаружено такого укромного местечка, где можно было бы упрятать радиоактивные вещества в безопасном для биоты состоянии. Не разработаны пути использования в удовлетворяющем человечество количестве солнечной и ветряной энергии (для размещения солнечных батарей и ветряных электростанций требуется много места, а коэффициент полезного действия их все еще недостаточно высок).

Крайнюю озабоченность вызывает ситуация с запасами полиметаллических руд, содержащих никель, кобальт, вольфрам, молибден, медь, свинец, цинк, олово. Считается, что они будут исчерпаны в ближайшие 60 лет; лишь несколько лучше обстоят дела с железными, марганцевыми и хромовыми рудами.

Как видим, человечество стоит перед необходимостью системного георесурсного концептуального мышления. Весьма актуальные призывы и практические акции к ресурсосбережению необходимы, но недостаточны. Человечество пока намного более успешно разрушает, чем восстанавливает литосферу. С большим трудом осознается, что объектом экологической заботы является такой грандиозный экологический объект, как литосфера.

Человечество стало мощной литосферной силой и рельефообразующим фактором. К увеличению сейсмичности приводит интенсивная добыча газа и нефти, закачка воды глубоко под землю, рытье карьеров и котлованов, заполнение водой котловин. Оседают плотины электростанций, крупные города типа Токио и Москвы. Глубина депрессий поверхности Земли достигает сотен километров. Человечеству становится тесно на поверхности планеты, а потому оно обращается к подземному геологическому пространству. В этой связи требуется очень точная геоэкологическая оценка.

Геодинамическая функция литосферы связана с масштабными природными и антропогенными процессами, влияющими на жизнь биоты и человека. Речь идет об аномалиях и напряженных состояниях горных массивов, участках повышенной трещиноватости и проницаемости, регионах, опасных в сейсмическом отношении или охваченных деятельностью вулканов. Важнейшее значение приобретает в этой связи прогноз развития катастрофических геологических процессов, эколого-геологическое обоснование возможной инженерной защиты территорий и осуществление этой защиты. Разумеется, с различного рода нежелательными последствиями связана такая техногенная деятельность человека, которая увеличивает риск возникновения неконтролируемых геодинамических потрясений.

Геохимическая функция литосферы касается в основном тех геохимических неоднородностей, которые представляют опасность для биоты, в том числе человека. Речь идет, прежде всего, о химическом загрязнении, привнесении в литосферу различных токсикатов (тяжелых металлов, пестицидов, пластмасс, детергентов). Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами. Опасные для жизни человека химические вещества в земной коре находятся в связанном состоянии. Будучи извлеченными, из недр Земли, они возвращаются сначала на поверхность планеты, а затем и в глубь нее уже в виде, представляющем большую опасность для человека. Таковы, например, тяжелые металлы - свинец, цинк, ртуть, медь, никель, железо, кадмий и многие другие. Основными же источниками тяжелых металлов являются промышленные предприятия, атомные и тепловые электростанции. Сначала тяжелые металлы попадают в атмосферу, но затем с осадками выпадают на поверхность Земли. Согласно расчетам, вклад в химическое загрязнение планеты антропогенного свинца составляет 94-97%, (кадмия - от 84 до 89%, никеля - от 66 до 75% и т.д.. Значительный вклад в химическое загрязнение литосферы, особенно земной коры, вносят различного рода отходы, в том числе радиоактивные в твердом и жидком состояниях.

Геофизическая функция литосферы реализуется посредством физических факторов, радиации, шумовых и тепловых эффектов. На поверхности Земли постоянно наблюдается естественный радиационный фон, который с медицинской точки зрения, как правило, не является вредным. Однако есть такие регионы, например, в Индии и Бразилии, где этот фон превышает нормальный в 100 и даже 1000 раз.

Земной радиационный фон наличествует даже в помещении. Источник - радон и продукты его радиоактивного распада. Основной канал проникновения радона - почва и строительные материалы. Техническая деятельность человека, связанная с выносом естественных радионуклидов во внешнюю среду, приводит к включению их в геобиогенные циклы. А это означает, что основная часть радиационного фона имеет антропогенное происхождение.

Одна из форм загрязнения литосферы - экологический шум, распространяющийся в приповерхностных слоях земной коры. Промышленные предприятия и средства транспорта производят шумы, которые накладываются на естественно-природный шумовой фон. В итоге живые организмы, особенно те, места обитания, которых находятся в земле, и человек испытывают постоянный звуковой дискомфорт.

Заслуживает упоминания также тепловой режим литосферы, который зависит от последствий техногенной деятельности человека, например теплотрасс, прокладываемых на глубине нескольких метров, а порой и по земной поверхности. В результате этого существенно изменяется тепловой режим обитания биоты.