Учение об антропогенных ландшафтах

Замещение естественных биоценозов искусственными снижает общую биологическую продуктивность, обедняет почвы, снижает интенсивность биологического круговорота веществ. В тундре, лесах, степях, пустыне сведение растительного покрова сопровождается разрушением почвенной структуры, изменением условий почвообразования, истощением, смывом и развеиванием почв. Культурные растения ежегодно выносят из почвы сотни миллионов тонн азота, фосфора, калия, кальция, зольных элементов. Так, за счет получения урожая почвы со средним содержанием минеральных веществ могут быть полностью истощены за 15...50 лет. С полей с эродированными почвами азота, фосфора и калия смывается в 100 раз больше, чем вносится с удобрениями. Внесение удобрений не восполняет всех потерь, так как до 40...50 % питательных веществ, вносимых в почву, выносится с полей и вовлекается в неконтролируемую миграцию. Пестициды через питательные цепи, накапливаясь в тканях организмов, распространяются от низших звеньев цепи к высшим.

В процессе хозяйственной  деятельности человека в геохимический круговорот вовлекается много соединений, самостоятельно не существующих в природе. Большая часть их — это отходы производства, использованные изделия, результат хозяйственной деятельности: удобрения, гербициды, пестициды, отбросы и др. В атмосферу попадают газы (углекислый газ, окись углерода) от сжигания на промышленных предприятиях топлива, от двигателей внутреннего сгорания (оксиды углерода, сернистый ангидрид) при сжигании нефти и угля (окислы азота, углеводороды). Твердые продукты сгорания топлива (копоть, сажа), пыль, радиоактивные выбросы распространяются на тысячи километров, попадают в почву, поверхностные и грунтовые воды, в питательные цепи. Со сточными водами распространяются кислоты, фенолы, нефтепродукты, хозяйственные и бытовые выбросы. Их источниками являются промышленные и бытовые свалки отходов (с токсичными веществами), животноводческие фермы, сельскохозяйственные поля, загрязненные удобрениями и ядохимикатами. Загрязнения распространяются с талыми водами и жидкими осадками, попадая в каналы, реки, озера и моря; необратимо загрязняют Мировой океан. Накопление или удаление элементов, участвующих в геохимическом круговороте в геосистемах, зависит от климатических условий ландшафта. Растительность в геохимическом круговороте может играть роль буфера или захватывающего концентратора.

 

3. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ  НА ЛИТОСФЕРУ

3.1. Антропогенное влияние на  круговорот веществ

Рост промышленного производства требует все больших объемов потребления минеральных ресурсов. В настоящее время недра дают 75 % сырья для химической промышленности, около 85 % электроэнергии получают из энергетических видов полезных ископаемых. Начиная с 60-х гг. XX в. геохимическая деятельность человека не уступает по мощности природным процессам. Естественный круговорот вещества все больше заменяется искусственным. Человечество ежегодно извлекает из недр и освобождает при сгорании горючих ископаемых (особенно угля) многие химические элементы в равном или в большем количестве, чем их потребляется растительностью суши для создания годового прироста.

Ежегодно в мире добывается больше, чем включается в биологический  круговорот: кадмия в 100 раз, сурьмы в 150, ртути в 110, свинца в 35, мышьяка и железа в 15, урана в 6, олова в 5, меди в 4, молибдена в 3 раза. Добыча таких химических элементов, как серебро, хром, никель, цинк, примерно равна ежегодному потреблению растительностью [7].

Общее мировое производство основных металлов характеризуется следующими показателями (т. в год): железо — п • 10 , марганец, алюминий — п • 10⁷, медь, цинк, свинец — п • 10⁶, никель, олово — п • 10⁴, ртуть, серебро — п • 10³. Выплавка металлов увеличивается примерно на 40 % каждые 10 лет, причем металлические руды извлекаются в количествах, не пропорциональных содержанию металлов в земной коре.

Множество химических элементов  и их соединений освобождается при  сжигании угля и рассеивается в окружающей среде, причем в масштабах, больших, чем при добыче. Ежегодно при сжигании угля выделяется больше, чем включается в биологический круговорот: ртути в 8 700 раз, мышьяка в 125, урана в 60, кадмия в 40, лития и бериллия в 10, олова в 3 - 4 раза [7]. Основная  масса рассеянных элементов  попадает в пределы наземных экосистем, поскольку добыча металлов и сжигание угля происходят на суше. Хотя часть этих элементов с речным стоком и в результате циркуляции воздушных масс выносится в моря и океаны, тем не менее ежегодно поверхность суши обогащается ими на миллионы тонн.

Соотношение между техногенной  и природной миграцией отдельных  металлов показано в таблице 1.

Таблица  1 Сопоставление масс металлов, вовлеченных  в техногениую и природную миграцию, тыс. тонн в год [7].

 

Элемент	Годовая добыча	Выделение при сжигании каменного угля	Захват годовым приростом растительности суши	Вынос растворенных форм речным стоком
Марганец	24000 (1989)	310,0	41400	370,0
Медь	8700 (1991)	23,0	1700	260,0
Цинк	5200 (1991)	100,0	8600	740.0
Свинец	4400 (1991)	20,0	430	37,0
Хром	2000 (1991)	37,0	310	37,0
Никель	700 (1991)	10,0	350	74,0
Олово	180 (1991)	3,0	69	19,0
Молибден	98 (1991)	4,0	100	37,0
Кобальт	23 (1990)	4,0	173	11,0
Кадмий	26 (1991)	2,5	1	7,4
Титан	37 (1990)	3200,0	5600	110,0
Серебро	10 (1990)	3,0	7	11,0
Ртуть	5,5 (1990)	0,5	2	2,6

 

Важная особенность  металлов — способность к активному  рассеиванию. За последнее десятилетие только в результате истирания и коррозии было рассеяно (тыс. т): меди — 600, цинка — 500, свинца — 300, молибдена — 30 [7]. Множество металлов используется в промышленности, но при этом часть их уходит с промышленными стоками.

Человеческая деятельность способствует активному латеральному перераспределению вещества при транспортировке из одного региона в другой, концентрации его в виде отдельных конструкций и орудий производства и

т. д.

 Огромные масштабы  воздействия промышленного производства на круговорот вещества все чаще вызывают озабоченность человечества. Географическая оболочка может не выдержать такого натиска, и естественные связи нарушатся, что приведет к катастрофическим последствиям для самого человека. Поэтому в последние годы пристальное внимание уделяется прогнозам в развитии промышленного производства и соответственно масштабам воздействия на круговороты химических элементов. Считается, что мировое потребление и добыча важнейших видов минерального сырья на рубеже XX. — XXI вв. в сравнении с уровнем 70-х и начала 80-х гг. увеличатся примерно в 1,5—2 раза[10].

3.2 Антропогенное прогибание земной  коры

Антропогенное прогибание земной коры связано в основном с  концентрацией дополнительной нагрузки в отдельных районах. Нарушение равновесия в земной коре происходит при добыче твердых полезных ископаемых, откачке флюидов — воды, нефти, газов, создании водохранилищ, строительстве городов. Значительные прогибания и оседания земной поверхности наблюдаются в местах длительной добычи каменного угля. Такие процессы обнаружены в Силезии, Рурском бассейне, в Японии, США, Англии. В СНГ — на Донбассе, в Подмосковном бассейне.

В процессе добычи нефти  и газа меняется давление в нефтегазоносных  структурах, что влечет за собой  изменение гидро- и теплорежима осваиваемых территорий. Часто происходят значительные изменения на поверхности в результате смещения и уплотнения горных пород: Примером может служить город-гавань Лонг-Бич около Лос-Анджелеса. В результате откачки флюидов скорость оседания поверхности достигла порядка 10 — 70 см в год. Общее опускание составило 8,8 м   на   площади примерно 2700 км [9].

 В последние десятилетия  были получены инструментальные  данные о проседании земной  коры в районах крупных водохранилищ. Огромные массы воды создают дополнительную, нагрузку на твердую оболочку, нарушая изостатическое равновесие. Такие явления отмечены в районе водохранилищ: Мид на р. Колорадо,  Красноярского на р. Енисей, Братского на Ангара, на р. Чирчик, на р. Нарын и т. д.

           Большие города также вызывают опускание масс земной поверхности, так как концентрируют здания, промышленные предприятия, транспорт и т. д. В частности, в Москве скорость опускания составляет 1 — 2 мм в год, особенно усиливается этот процесс в местах прокладки подземных тоннелей[9].

 

 

 

 

3.3 Антропогенные землетрясения

Антропогенные землетрясения  возникают в результате: а) изменения  гидростатических и гидродинамических  условий при откачке из коры флюидов или их внедрении; б) извлечения твердых полезных ископаемых; в) перераспределения нагрузок на земную кору .при создании водохранилищ.

При указанных видах  деятельности нарушается изостатическое равновесие почти по всей толще земной коры. Особенно широко известны землетрясения в районах нефтегазодобычи. География их довольно широка: Калифорния (октябрь 1976, август 1977, май 1979, январь 1980, 1990), Мексика (март 1979, 1989), Карпаты (март 1977, январь 1990), г. Газли (май, июнь 1976, июнь 1978), г. Грозный (март 1978), г. Махачкала (март 1978), Южный Сахалин (июнь 1977) и др. [14]. Эти землетрясения имеют различные характеристики в зависимости от масштаба человеческой деятельности, степени изменения земных слоев, геологической и тектонической ситуации.

В последние годы в  результате повторных высокоточных геодезических измерений в районах водохранилищ обнаружены постоянные колебательные движения в зонах подтопления берегов, особенно в  сейсмоактивных горных районах. Существенное условие — наличие гидравлической связи подземных вод вплоть до глубоких слоев. Кроме того, факторами, влияющими на частоту повторения землетрясений близ водохранилищ, помимо геологических условий являются скорость подъема уровня воды в водохранилище, продолжительность роста нагрузки, достигнутый максимум нагрузки и период времени, в течение которого поддерживается высокий уровень воды.

 Подземные ядерные  взрывы также представляют собой  эквивалент землетрясений с магнитудой 5,0 — 6,8[11]. Они могут вызывать взрывы в земной, коре, смещения пород и пр. Поэтому их все большее применение в ряде стран для образования озерных котловин, гашения газовых пожаров, создания подземных полостей и других целей вызывает необходимость прогнозировать побочные Сейсмические и тектонические последствия.

 

3.4 Антропогенное влияние на  геоморфологические процессы

 Человек  оказывает на геоморфологические  процессы непосредственное или опосредованное влияние, в результате чего изменяется рельеф.

Непосредственное воздействие  человека на рельеф в больших масштабах проявляется в результате добычи полезных ископаемых и создания инфраструктуры. При открытых горных выработках создаются котлованы, превосходящие но масштабам естественные формы рельефа. Строительство железнодорожных и шоссейных дорог предполагает отсыпку насыпи и соответственно создание положительной формы рельефа протяженностью в тысячи километров. Человек всегда преобразует рельеф при городской, промышленной застройке территории для получения достаточно ровных площадок, или, наоборот, ступенчатых, либо каких-то иных поверхностей, заданных коммунально-жилищными или технологическими условиями возведения строительных объектов. В связи с этим могут быть засыпаны овраги, речные протоки или созданы арыки, каналы и целые водохранилища.

Значительные изменения  в строении земной поверхности происходят в результате косвенного воздействия человека. Для примера возьмем водохозяйственную деятельность. Создание крупных водохранилищ на реках вызывает серию негативных явлений, влияющих на весь комплекс рельефообразования [2]:

1) абразионные процессы; 2) оползневые процессы; 3) термоабразионные процессы;4) карстовые процессы; 5) аккумулятивные процессы;

6) всплывание торфяников с образованием плавающих торфных островов;  7) подтопление, затопление и заболачивание территорий примыкающих к водохранилищу, явления проседания поверхности.

 

                   3.5. Антропогенное воздействие на почву

   В настоящее  время более 50 % ландшафтов суши  изменены человеком, в том числе и почвенный покров. При этом земли, измененные коренным образом, составляют порядка 20 % (площади под застройки, дороги, аэродромы, а также осушенные, обводненные или затопленные территории). Сельским хозяйством освоено около 30 % (по данным В. А. Ковды [37 ], пашня занимает порядка 10 % , пастбища — 20 %). Воздействие человека на почвенный покров проявляется в самых разнообразных формах. Оно может быть прямым непосредственным и косвенным. Основные виды воздействия следующие [7]:

1) механическое — пахота, перемещение почвы, уплотнение, уничтожение;

2) агромелиоративное:  прямое — орошение, осушение; косвенное — снижение уровня грунтовых вод, изменение микрорельефа (например, в результате создания водохранилищ);

3) химическое: прямое  — внесение минеральных удобрений,  применение пестицидов, гербицидов и пр.; косвенное — привнес в почву разными путями химических отходов промышленности;

4) через изменение  растительного покрова (например, при вырубке леса и искусственных лесопосадочных полос);

5) через изменение  животного мира — уничтожение  землеройных животных, червей, личинок насекомых, -изменение состава микроорганизмов;

6) при сельскохозяйственном  использовании сочетаются несколько вышеуказанных видов воздействия, изменяются плодородие, структура, состав почвы, населенность организмами и пр.

В России распаханность  территории колеблется, в широких  пределах в зависимости от природной зоны. В южных и юго-западных районах европейской части самый высокий процент пашни, а в зоне черноземных почв распаханность достигает 63 %, незначительная доля пашни характерна для тундры, северной тайги и пустынь. Общая площадь сельскохозяйственных угодий в стране составляет 222,1 млн га, в том числе пашни — 132,1 млн га [8].

Уплотнение почвы —  наиболее широко распространенный вид  воздействия, проявляющийся в результате прокладки троп, дорог, действия транспортных средств. Уничтожение почвы происходит при открытой разработке полезных ископаемых как на месте создающегося карьера, так и на участках, отведенных под отвал, если почва не была предварительно снята и складирована. Полностью уничтожается почва при прокладке дорог, трубопроводов строительстве городов и других населенных пунктов. У нас до последнего времени при строительстве промышленных предприятий, объектов социальной инфраструктуры почва уничтожается. полностью. В последнее время с территории, где планируются объекты строительства, почва предварительно снимается и складируется