Современные открытия географической науки

МКОУ «Кутузовская СОШ»

Шербакульского муниципального района

Омской области

Учитель географии первой категории

Панько Татьяна Анатольевна

Августовская конференция - 2012 г.

Кольская сверхглубокая скважина

льс Самая глубокая буровая скважина в мире. Находится в Мурманской области,

в 10 километрах к западу от города

Заполярного, на территории геологического

Балтийского щита. Её глубина составляет 12 262 метра. В отличие от других сверхглубоких скважин, которые делались для добычи нефти или геологоразведки, СГ-3 была пробурена исключительно для исследования литосферы в том месте, где граница Мохоровичича подходит близко к поверхности Земли.

• Кольская сверхглубокая скважина была заложена в честь 100-летия со дня рождения Ленина, в 1970 году.

Кольская сверхглубокая скважина

• Толщи осадочных пород к тому времени были хорошо изучены при добыче нефти. Интереснее было бурить там, где вулканические породы возрастом около 3 млрд лет (для сравнения: возраст Земли оценивается в 4,5 млрд лет) выходят на поверхность. Для добычи полезных ископаемых такие породы редко бурят глубже 1—2 км. Предполагалось, что уже на глубине 5 км гранитный слой сменится базальтовым.

• После того, как геологическая экспедиция указала место для скважины, 24 мая 1970 года началось собственно бурение. 6 июня 1979 года скважина побила рекорд в 9583 метра, ранее принадлежавший скважине Берта-Роджерс (англ. Bertha Rogers), нефтяная скважина в Оклахоме).

Кольская сверхглубокая скважина

• В 1983 году пробурили 12 066 метров и временно остановились — готовились к Международному геологическому конгрессу, который должен был проходить в 1984 году в Москве. 27 сентября 1984 года бурение было продолжено. При первом же спуске произошла авария — оборвалась буровая колонна. Бурение возобновили с глубины 7000 м — и к 1990 году новое ответвление достигло глубины 12 262 метра. Колонна снова оборвалась, и бурение было завершено.

Подледное озеро в районе российской станции "Восток" в Антарктиде.

Подледное озеро в районе российской станции "Восток" в Антарктиде.

• Андрей Капица - автор около 200 научных и научно-популярных работ, в том числе семи монографий, доктор географических наук, член-корреспондент РАН, профессор, лауреат Государственной премии (1972), премии им. Д.Н.Анучина (1972), Заслуженный профессор МГУ (1996), Почетный работник высшего профессионального образования (2001), Заслуженный деятель науки Российской Федерации (2002).

• Главное открытие Капицы было сделано 20 июня 1996 года: совместно с британскими учеными профессор нашел в Антарктиде подледное озеро Восток в районе российской станции "Восток" , о возможности существования которого говорил еще в 1957 году. Это открытие считается одним из самых значительных географических достижений XX века. Пресноводный водоем был обнаружен под ледяным щитом толщиной четыре километра.

Подледное озеро в районе российской станции "Восток" в Антарктиде.

• Не так давно появилась информация о существовании  серии озёр под ледяным 4-х километровым  покровом Антарктиды. Учёные  даже вычислили примерные размеры озера под научно – исследовательской станцией «Восток», названного темже именем, что и станция: длина  230 м, ширина 50 м, глубина более 500 метров, и площадь около 10 тыс. км 2  Объём воды в озере равен примерно пятой части Байкала, а площадь - Северной Ирландии. Возраст воды в озере около миллиона лет и за этот период вода ни разу не соприкасалась с современной атмосферой. Многие учёные назвали открытие озера Восток одним из крупнейших географических открытий двадцатого века. И это открытие  пока не завершено до конца, поскольку к озеру никто не прикасался: оно обнаружено с помощью спутников, проводивших здесь радарную съёмку.

Два новых озера с лотосами обнаружены из космоса

Два новых озера с лотосами обнаружены в Хабаровском крае. Водоемы с реликтовыми цветами ученые нашли благодаря съемкам из космоса. В этом регионе до сих пор были известны 20 озер с растущими лотосами.

Два новых озера с лотосами обнаружены из космоса

• Ведущий научный сотрудник Института водных и экологических проблем Российской Академии наук, посвятившая много лет изучению лотосов, заинтересовалась тем, как озера с этими цветами выглядят из космоса. Оказалось, что водоемы имеют особый нежно-бирюзовый оттенок.

• Анализ космической карты показал, что в Вяземском районе находятся два таких водоема. Экспедиция к одному из них подтвердила данные космической съемки. Так и были обнаружены новые лотосовые озера.

• В пригородной зоне Хабаровска есть также два водоема, где цветы были высажены человеком и прижились. В июле лотосы впервые зацвели.

Бактерии вызывают не только болезни, но и... дожди

О том, что взвешенные в воздухе частицы сажи и пыли влияют на формирование облаков и осадков, ученые знают давно. Теперь же их внимание привлекли биочастицы.

Бактерии вызывают не только болезни, но и... дожди

• Бактерии вездесущи: они обильно представлены в любой экосистеме, будь то почва, водоем, атмосфера или организм человека. Но если, скажем, о влиянии взвешенной в воздухе мелкодисперсной пыли на формирование погоды экологи, метеорологи и климатологи говорят уже давно, то о роли микроорганизмов в этих процессах речь заходит крайне редко. Между тем, бактерии, судя по всему, влияют на образование облаков и выпадение осадков ничуть не меньше, чем минеральные микрочастицы

• На конференции в Лейпциге более десятка докладов и сообщений так или иначе затрагивают тему бактерий в атмосфере. А то, что микроорганизмы оказывают значительное влияние на процесс образования облаков и осадков, сомнению уже, кажется, не подлежит. "Этот процесс, если иметь в виду, что в его основе лежит именно бактерия, начинается с того, что бактерия становится ядром конденсации, - говорит Франк Штратман. - Влага образует облачную каплю. А затем, по мере дальнейшего понижения температуры, наличие бактерии приводит к тому, что капля замерзает".

Бактерии вызывают не только болезни, но и... дожди

• Бактерии служат ядрами конденсации и кристаллизации• Этот эффект, наблюдаемый в природных условиях, особенно

хорошо заметен в средних широтах: здесь льдообразование в облаках начинается при значительно более высоких температурах, чем следовало бы по законам физики. А опыты в Лейпцигской камере моделирования облаков недвусмысленно указывают на то, что виной тому - бактерии, говорит Штефани Аугустин: "Да, мы обнаружили, что именно бактерии запускают процесс льдообразования при относительно высоких температурах. Если ядром кристаллизации являются, скажем, частицы сажи или минеральной пыли, вода может оставаться жидкой еще и при минус 30 градусах, и даже ниже. А в случае бактерий льдообразование начинается уже при минус 5 градусах. И при минус 8-10 градусах заканчивается".

Бактерии вызывают не только болезни, но и... дожди

• Таким образом, бактерии могут оказаться более важным погодным фактором, нежели сажа из выхлопных газов дизельных моторов, о которой в последние годы было столько шума. И не только в процессе образования облаков, но и в процессе выпадения осадков. "У нас имеется немало облаков, не содержащих льда, - говорит Франк Штратман. - Но вот никаких осадков в наших широтах быть не может, если предварительно в облаке не произошло льдообразование". Просто потому, что без кристаллизации капля не наберет массу, достаточную для выпадения.

• Тот вид псевдомонад, с которым работает Франк Штратман и его коллеги, нашел уже даже коммерческое применение: его используют на горнолыжных трассах для получения искусственного снега. Благодаря бактериям этот процесс хорошо идет уже при температурах чуть ниже нуля.

• Но в целом ученый прав: изучение атмосферных биочастиц как погодного фактора еще только начинается и потребует немало времени и усилий.

Ядовитый Ницше

• То, что микроорганизмы для борьбы с врагами синтезируют яды, известно давно. Но то, что обнаружили сейчас немецкие химики, оказалось совершенно неожиданным.  

• Речь тут идет об одноклеточном организме из группы диатомовых водорослей, или диатомей. Вид Nitzschia pellucida отличается от большинства других представителей этой группы одноклеточных тем, что рядом с ним не уживается никто. Ницше и в самом деле чрезвычайно ядовит - правда, речь тут идет не о знаменитом немецком философе, а о названном его именем одноклеточном организме

Ядовитый Ницше • Сама по себе такая стратегия весьма широко распространена в

мире бактерий, растений и грибов. Разные организмы синтезируют самые разные токсины, чтобы отразить нападение агрессора или победить конкурента в борьбе за пищу. Но та химическая дубина, которой пользуется диатомовая водоросль Nitzschia pellucida, по степени своей смертоносности превосходит все, с чем до сих пор доводилось сталкиваться ученым. "Яд этой водоросли - цианистый бром, цианид брома. Он гораздо токсичнее, чем пресловутая синильная кислота, вызывающая, как известно, уже в небольших дозах верную смерть. В качестве природного вещества нам такие соединения еще не встречались. То есть мы понятия не имели, что живые существа способны синтезировать такие токсины".

Утренний туалет самой ядовитой водоросли в мире

• Более того, необычная водоросль производит свой яд строго по расписанию, хоть часы проверяй. Ровно через два часа после восхода солнца - или после включения освещения, если дело происходит в лаборатории, - вся колония Nitzschia pellucida окутывается облаком цианида брома, убивая все живое вокруг. Спустя полтора-два часа производство яда прекращается. "В какой-то мере это можно сравнить с утренним туалетом у людей, - говорит ученый. - Проснувшись, мы чистим зубы, но не бегаем целый день со щеткой во рту, а уделяем этому по утрам от силы три минуты, но за это время резко снижаем количество бактерий в ротовой полости. Как мы чистим зубы, так водоросль чистит окружающую ее среду. Делает это ежедневно, в строго определенное время, но не слишком долго, а затем всю свою энергию направляет на рост".

Ядовитый Ницше• Механизм синтеза яда пока остается для ученых загадкой. Непонятно

также, каким образом сама водоросль умудряется сохранять невосприимчивость к собственному токсину. Все это еще предстоит выяснить в ходе дальнейших экспериментов. Но, хотя эти исследования носят сугубо фундаментальный характер, кое-какие идеи относительно прикладных применений открытия у профессора Понерта уже есть: "Большой проблемой, скажем, для судоходства является интенсивное обрастание подводной поверхности корпуса судна моллюсками, рачками и прочими мелкими организмами. Это приводит к ухудшению гидродинамических характеристик и ходовых свойств судна и значительному перерасходу топлива. Сегодня для борьбы с обрастанием используют покрытия, содержащие яды, что, мягко говоря, не слишком экологично. Если нам удастся подселить эту водоросль в формирующуюся на корпусе судна биопленку, это позволит существенно сократить применение таких ядовитых покрытий и уменьшит нагрузку на окружающую среду".

Биодеградация нефти: насколько эффективен механизм в арктических морях

Многие эксперты считают, что лучший способ борьбы с разливом нефти - ее разложение с помощью микроорганизмов. Вопрос лишь в том, насколько эффективен этот механизм в условиях Арктики.

Биодеградация нефти: насколько эффективен механизм в арктических морях

• Последствия разлива нефти, вызванного взрывом буровой платформы Deepwater Horizon в Мексиканском заливе в апреле 2010 года, оказались, к счастью, далеко не столь драматическими, как поначалу опасались многие эксперты. Избежать более тяжелой экологической катастрофы помогли не только принятые тогда инженерно-технические меры, но и естественные природные процессы разложения нефти - то есть не только люди, но и микроорганизмы. Многие специалисты считают даже, что осуществляемая бактериями биодеградация нефти - наиболее эффективный метод борьбы с такого рода авариями.

Арктика - не Мексиканский залив

• Однако то, что оказалось столь успешным в условиях Мексиканского залива, то есть в весьма теплом климате, может оказаться совершенно непригодным в суровых условиях Крайнего Севера, а ведь именно на Арктике концентрируется сейчас внимание ведущих нефтедобывающих концернов. Поэтому изучение вопроса, насколько эффективным может быть биодеградация нефти в холодных арктических водах, обретает особую актуальность. Тем более что экология этого региона крайне чувствительна, любая мало-мальски серьезная авария, сопровождающаяся разливом нефти, может причинить непоправимый ущерб местным экосистемам.

Биодеградация нефти: насколько эффективен механизм в арктических морях

• Эколог Виктория Броже (Victoria Broje) провела ряд соответствующих экспериментов по поручению американского филиала концерна Royal Dutch Shell в Хьюстоне, штат Техас: "Существует множество видов бактерий, способных разлагать нефть, и некоторые из них обитают в Арктике. Мы проводили наши опыты осенью и зимой, когда температура воды в океане была близка к точке замерзания, и, тем не менее, биодеградация нефти шла довольно быстро. То есть низкие температуры таким бактериям - не помеха".

Уровень воды в море растет неравномерно

То, что уровень воды в мировом океане растет, известно давно. Но оказалось, что региональные колебания могут быть значительными. Под угрозой затопления - северо-восточное побережье США.

Уровень воды в море растет неравномерно

• Политики и эксперты, специализирующиеся на проблемах изменения климата, не устают повторять: самая главная, жизненно важная задача человечества состоит в том, чтобы не допустить повышения среднегодовой температуры на нашей планете более чем на 2 градуса Цельсия по сравнению со значениями, имевшими место в середине 18-го века, до начала промышленной революции. Иначе, твердят они, ситуация полностью выйдет из-под контроля, и последствия глобального потепления обретут необратимый и во многом катастрофический характер. А ведь повышение на 0,7 градуса уже произошло, в запасе остались 1,3 градуса.

К концу века - 80 сантиметров• Но теперь, похоже, выясняется, что даже если эта главная цель борцов

с изменением климата будет достигнута, все равно к концу нынешнего столетия уровень воды в мировом океане поднимется по сравнению с нынешним ни много ни мало на 75-80 сантиметров - по крайней мере, именно это утверждает группа европейских ученых в статье, недавно опубликованной в журнале Nature Climate Change.

• Исследователи аргументируют свой прогноз чрезвычайно высокой инертностью мирового океана: он реагирует на климатические изменения - в частности, на усиление парникового эффекта вследствие роста выбросов СО2 - очень медленно, с огромным опозданием. Так что уровень воды в предстоящие десятилетия будет неуклонно подниматься под действием уже имеющихся в атмосфере антропогенных парниковых газов, даже если эмиссию новых сегодня удастся резко ограничить…

Гольфстрим слабеет - штормовые нагоны усиливаются

• Гольфстрим - крупнейшее морское течение, проходящее вдоль восточного побережья Северной Америки и несущее воду тропических регионов Атлантики на север Европы, что делает тамошний климат гораздо теплее, чем следовало бы в этих широтах. В последнее время Гольфстрим несколько ослабел, чем и объясняется чрезмерно сильный подъем уровня моря в Бостоне, Нью-Йорке и Балтиморе.

• "Уровень воды в центре течения на 1-2 метра выше, чем у берегов США. Из-за высокой скорости движения воды и связанного с этим перепада давлений в середине течения возникает как бы хребет, некая приподнятость, - поясняет исследователь. - Ослабление Гольфстрима приводит к тому, что эта приподнятость выражена не так сильно, и часть воды смещается к краям потока. То есть в срединной части течения уровень воды понижается, а на периферии - повышается".

Гольфстрим слабеет - штормовые нагоны усиливаются

• В абсолютных числах эти изменения могут показаться ничтожными - по крайней мере, на первый взгляд. Так, если в среднем по планете уровень мирового океана в последнее время повышался на 1 миллиметр в год, то вдоль северо-восточной береговой линии США этот показатель составил 3,8 миллиметра в год. Казалось бы, пустяки, однако в сумме уровень воды за последние 30 лет поднялся более чем на 10 сантиметров.

• Таким образом, уровень моря на нашей планете поднимается неравномерно: региональные колебания могут быть весьма значительными. Это, конечно, и само по себе примечательное открытие. Что же касается механизма данного конкретного феномена у берегов США, то он, скорее всего, связан с Гольфстримом.