В ходе работы над итоговым индивидуальным проектом по географии на тему "Влияние многолетней мерзлоты на окружающую среду" учащаяся 9 класса выяснила что такое многолетняя мерзлота и как она образуется, изучила как распространяется многолетняя мерзлота по территории России, а также классифицировала формы рельефа, созданные мерзлотой, и почвы районов многолетней мерзлоты.

Подробнее о работе:

В содержании исследовательской работы по географии на тему «Влияние многолетней мерзлоты на окружающую среду» обучающаяся 9 класса определила влияние многолетней мерзлоты на хозяйство, выяснила как используются земли с многолетней мерзлотой, а также как сохранить многолетнюю мерзлоту и не дать ей оттаить.

Индивидуальный исследовательский проект по географии о влиянии многолетней мерзлоты на окружающую среду ученицы 9 класса содержит выводы о том, что изменения многолетней мерзлоты могут приводить к нарушению жизни людей, живущих в ее близости, т.к. здания, возведенные на ней постепенно оседают и появляются трещины, а иногда они и разрушаются. Поэтому так важно сохранить многолетнюю мерзлоту.

Оглавление

Введение

1. Понятие многолетней мерзлоты и ее образование.
2. Изучение многолетней мерзлоты.
3. Распространение многолетней мерзлоты по территории России.
4. Формы рельефа, созданные многолетней мерзлотой в РФ.
5. Почвы районов многолетней мерзлоты.
6. Влияние многолетней мерзлоты на хозяйство.
7. Использование земель с многолетней мерзлотой.
8. Как сохранить многолетнюю мерзлоту и не дать ей оттаить.
9. Современный способ сохранения многолетней мерзлоты с помощью солнца.

Заключение
Список использованной литературы
Приложения

Цель проекта: Исследовать влияние многолетней мерзлоты на окружающую среду.

Задачи:

1. рассмотреть понятие вечной мерзлоты;
2. изучить зоны ее распространения;
3. изучить влияние вечной мерзлоты на хозяйственную деятельность человека.

Актуальность выбранной темы: Вечная мерзлота присутствует во всем мире. Интересно было бы узнать, откуда она берется, как влияет на внешний мир и какую опасность она несет.

Объект исследования: Территория России.

Термин «вечная мерзлота» как специфическое геологическое явление был введён в научное употребление в 1927 году основателем школы советских мерзлотоведов М. И. Сумгиным. (приложение 1)
Долгое время мерзлоту называли вечной мерзлотой, но сейчас принято использовать более точный термин многолетняя мерзлота. Многолетняя мерзлота — необычный природный феномен, на который обратили внимание еще землепроходцы в XVII в.

Это грунт под поверхностью Земли, который непрерывно промерзает в течение сотен или тысяч лет, характеризующийся отсутствием периодического оттаивания. Мощность сезонной мерзлоты в пределах России изменяется от нескольких сантиметров до 1-2 м. В средних широтах глубина сезонного промерзания составляет 0,6-0,8 м.

Толщина слоя постоянной, или вечной, мерзлоты находится в пределах от 1-2 до нескольких сотен метров. Толща вечной мерзлоты и слой сезонного промерзания могут непосредственно переходить один в другой или же между ними бывает талая прослойка.

Если слой постоянной мерзлоты находится на такой глубине, что сезонное промерзание ежегодно достигает его верхней поверхности, то в этом случае вечная мерзлота называется сливающейся; когда указанного соединения сезонного промерзания и вечной мерзлоты не наблюдается, мерзлота называется несливающейся.

Область сплошного распространения вечной мерзлоты по мере продвижения к более южным и менее континентальным зонам сменяется областью вечной мерзлоты с включениями участков талого грунта. Эти участки, называемые таликами, обычно располагаются под озерами и реками, а также в местах, благоприятных для образования мощных скоплений снега.

Материал "уходит корнями" на 60 миллионов лет назад, когда на Земле стояла так называемая термоэра, длившаяся 180 миллионов лет. Это было время практически райского тёплого и мягкого климата во всех широтах. Считается, что во многом это было обусловлено существованием единого суперконтинента Пангеи и общей циркуляцией воздуха над ним. Ухудшение климата началось с дроблением суперматерика на разные части света. На полюсе солнце грело меньше, холодный воздух уже не сообщался с воздухом над другими частями света. Возникла замкнутая циркуляция. Намерзли ледники. Так и сложился современный тип климата: у полюсов очень холодно, на экваторе жарко. Нашу эпоху геофизики называют криоэрой – эрой великих оледенений.

Впервые на необычное состояние почвы обратил внимание казак Я. Святогоров, а более подробно изучили первопроходцы из экспедиций, организованных Семёном Дежнёвым В специальных посланиях русскому царю они засвидетельствовали наличие особых таёжных зон, где даже в самый разгар лета почва оттаивает максимум на два аршина. Ленские воеводы П. Головин и М. Глебов в 1640 году сообщали: «Земля-де, государь, и среди лета вся не растаивает».

В 1828 году Федор Шергин начал проходку шахты в Якутске. За 9 лет была достигнута глубина 116,4 м. Шахта Шергина шла всё время в мёрзлых грунтах, не вскрыла ни одного водоносного горизонта. В 1840-х годах Александр Миддендорф измерил температуру до глубины 116 м. С этого времени вопрос о существовании «вечной мерзлоты» уже всерьёз не поднимался.

Для изучения мерзлотно-геологического строения районов многолетней мерзлоты обычно применяется комплекс исследований, включающий в себя:

• геокриологическое(1) бурение;
• отбор и изучение свойств монолитов талых и мерзлых грунтов;
• лабораторные испытания грунтов;
• изучение газового состава;
• электромагнитные зондирования;
• математическое моделирование динамики мощности мерзлоты.

Для определения температуры в мерзлоте применяют термометрические косы, представляющие собой провод с множеством расположенных вдоль него датчиков; для дистанционной оценки состояния мерзлоты используют наблюдения со спутников и беспилотников (приложение 2) .

Геокриология – наука геологического цикла, она связана со многими разделами геологии: литологией, гидрогеологией, тектоникой, четвертичной геологией, геофизикой и пр. В то же время мерзлая зона литосферы формировалась при определенных физико-географических условиях, существующих на поверхности Земли, поэтому геокриология должна использовать достижения метеорологии, гидрологии, океанологии, гляциологии и др. наук географического профиля. Практические направления геокриологии связаны с запросами промышленного и гражданского строительства, вследствие чего она использует методы технических и физико-математических наук.

Согласно оценке экспертов, общая площадь мерзлых пород в России составляет около 11 млн. кв. км. или распространена почти на 2/3 территории страны. Наиболее широко вечная мерзлота распространена в Восточной Сибири и Забайкалье. Возникновение многолетней мерзлоты происходит в условиях очень низких температур зимой и малой высоты снежного покрова.

Среднемесячные зимние температуры колеблются от −10 до −20°С на севере европейской части России и от −40 до −50°С в северных районах Восточной Сибири и Забайкалья.(приложение 3) Самый глубокий предел вечной мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания вечной мерзлоты — 1370 метров — зафиксирована в феврале 1982 года.

Среди мёрзлых грунтов особенно выделяется зона сплошной многолетней мерзлоты с мощностью слоя до 600–800 м. Она определяет величину и распределение по сезонам года подземного и поверхностного стока, оказывает влияние на формирование почвенно-растительного покрова и природных комплексов. В зоне её распространения развиваются термокарстовые процессы, возникают бугры пучения, наледи. Если снега мало или его вообще сдуло ветром, температура мерзлой породы понижается очень сильно, заметно уменьшается ее объем и образуются морозобойные трещины, уходящие вниз в несколько раз глубже, чем мерзлая порода может оттаять летом.

Весной эти трещины заполняются водой, осенью вода замерзает и расширяет трещины, в которых постепенно образуются ледяные клинья, причем сами эти клинья с поверхности не видны. Но грунт, постепенно накапливающийся на таких клиньях, имеет совершенно другой режим увлажнения, чем между ними, поэтому полосы вдоль трещин хорошо выделяются по растительности и потому хорошо видны на аэрофотоснимках (приложение 4).

Многоугольники (полигоны), ограниченные трещинами, имеют в поперечнике от одного двух десятков до нескольких сотен метров. В зависимости от состава грунтов, температурного режима полосы вдоль морозобойных трещин могут возвышаться над уровнем полигонов или быть ниже их.(приложение 5)

• В условиях многолетней мерзлоты формируются мерзлотно-таежные почвы. Наличие замороженных горизонтов в почвенном профиле препятствует вымыванию грунта водой, поэтому вынос органических и минеральных веществ во многом затруднен. Такие земли имеют низкое плодородие и практически не используются в сельском хозяйстве.(приложение 6 и 7)
• Огромное влияние на природу арктических пустынь и тундры оказывают многолетние мерзлота. В тёплый период она оттаивает до глубины 20 см - 1,5м.(приложение 8)
• Как и избыточное увлажнение, мерзлота является одним из фактов образования болот и озер, так как мешает воде впитываться в горные породы. Реки зимой промерзают до самого дна, а летом сильно разливаются, так как промерзшие породы не пропускают влагу.
• Мерзлый грунт не способствует быстрому образованию, что отрицательно воздействует на жизнедеятельность растительного мира.
• Арктические почвы очень примитивные они встречаются редко среди скопления щебня и более мелких обломков.
• Тундровые почвы отличаются небольшой мощностью и бедностью питательных веществ их часто отличает клевый переходный горизонт с голубовато цветом.
• В низинах образуются тундрово-болотные почвы, в которых присутствует торфяной горизонт.(приложение 9)

Многолетняя мерзлота оказывает большое влияние на хозяйственную деятельность человека. Она создает значительные препятствия для производства земляных работ, сооружения и эксплуатации различных построек и т. д. Отапливаемые здания, возведенные на многолетней мерзлоте, со временем оседают вследствие оттаивания под ними грунта, в них появляются трещины, а иногда они и разрушаются. Многолетняя мерзлота затрудняет также водоснабжение в населенных пунктах и на железных дорогах. Это потребовало разработки специальных методов строительства в условиях многолетнемерзлых горных пород. Для строительства дорог, зданий опасность представляют, как протаивание, так и выпучивание грунтов.

Одним из удивительных свойств вечной мерзлоты является выпирание из-под земли на поверхность больших предметов (оснований некогда вырубленных столбов, камней). Такие предметы проходят даже сквозь асфальт и бетон. Этот процесс вреден и для дорог, и для строений.В Центральной Якутии подобные бугры (вспучивания) достигают 40-метровой высоты. На склонах гор Бырранга и плато Путорана распространены каменные осыпи.К югу от зоны сплошного распространения многолетней мерзлоты расположена зона ее прерывистого распространения. То есть среди мерзлых грунтов встречаются не промерзшие участки. Зона островного распространения многолетней мерзлоты. Эта зона охватывает Прибайкалье и юг Забайкалья.

Здесь распространены те же формы микрорельефа, что и в предыдущей зоне, но встречаются они значительно реже, и приурочены к «островам» многолетней мерзлоты.Вечная мерзлота мешает глубокому проникновению корней растений. Даже корни больших лиственниц проникают на глубину всего 60 − 70 см. Поэтому в летнее время даже при ветрах незначительной силы деревья падают.Также мерзлота влияет на водность рек и озер, на жизнь животных и птиц, например, на устройства нор.

Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза.Благодаря многолетней мерзлоте, северные народы издревле не встречали проблем с хранением мяса, рыбы, масла. В летнее время сельские жители и сейчас хранят лед для питьевой воды в подвалах, а ледяная вода, как известно, самая чистая. Таким образом, многолетняя мерзлота оказывает многообразное — и полезное, и вредное влияние на труд и жизнь человека. Таким образом, всегда надо учитывать многолетнюю мерзлоту и делать всё для сохранения экологи.

Многолетняя мерзлота создаёт множество проблем, но от неё есть и польза. Известно, что в ней можно очень долго хранить продукты. При разработке северных месторождений мерзлота, с одной стороны, сильно мешает, так как промёрзшие породы обладают высокой прочностью, что затрудняет добычу. С другой стороны, именно благодаря мерзлоте, цементирующей породы, удалось вести разработку кимберлитовых трубок в Якутии в карьерах — например, карьер трубки Удачная — с почти отвесными стенками. Борта этих карьеров держит лёд, а в тёплом климате они бы поплыли. В настоящее время установлено, что в районах мерзлоты находится много полезных ископаемых: угля, газа, алмазов, золота, никеля, меди, олова, солей. В этих районах много пресных вод.

Главное — сохранить многолетнюю мерзлоту и не дать ей оттаять. Для этого необходимо сделать так, чтобы тепло здания не достигало земной поверхности. При строительстве домов на многолетней мерзлоте в землю вбиваются очень глубокие сваи, на которых на некотором расстоянии от поверхности строится основание будущего здания. Первый этаж или не жилой, или находится выше, чем при обычном строительстве. Нефте- и газопроводы также прокладывают на поверхности, чтобы они не нагревали горные породы.

Глобальное потепление — один из главных вызовов современности. Оно влияет на многие процессы, в том числе и на таяние вечной мерзлоты. Это, в свою очередь, приводит к повреждению и обрушению различных зданий и сооружений. Сейчас для предотвращения таких ситуаций используют «охладители» на солнечных батареях. Эти устройства используют генерируемую энергию для замораживания грунта — за счёт неё тепловой насос качает воду и охлаждает фреон. Кроме того, в них есть и аккумуляторы, которые запасают энергию в солнечные дни и используют её в облачную погоду. Однако стоимость таких батарей довольно высокая, поэтому учёные предложили новый способ использовать «охладители».

Исследователи из МГТУ им. Н.Э. Баумана и САФУ им. М.В. Ломоносова вместе с коллегами из Швейцарии придумали установку с тепловым насосом, мощность которого зависит от количества вырабатываемой энергии. То есть, в солнечную погоду он будет качать воду в полную силу, а в облачную — слабее. Эффективность такой адаптивной нагрузки учёные проверили с помощью метеорологических данных, которые собирались в течение года.

Исследователи провели расчёты и сопоставили погодные условия с качеством работы устройств. Оказалось, что адаптивные установки работают эффективнее обычных охладителей. При этом стоимость их использования ниже на целых 44%. Также учёные установили, что можно повысить время работы установки, если использовать не один мощный тепловой насос, а много небольших. Сейчас специалисты собирают установку, которую будут использовать в Арктике. Учёные уверены, что в будущем она позволит отказаться от свай при сооружении зданий, а значит, удешевит строительство на вечной мерзлоте.

Таким образом, в заключении итогового индивидуального проекта на тему "Влияние многолетней мерзлоты на окружающую среду" хотелось бы отметить значимость многолетней мерзлоты в глобальном климате и экологии. Во время таяния многолетней мерзлоты большое количество органического материала разлагается и выделает в атмосферу углекислый газ, который способствует глобальному потеплению.

Так же в рамках исследовательской работы над проектом по географии о влиянии многолетней мерзлоты на окружающую среду мы выяснили, что изменения многолетней мерзлоты могут приводить к разрушению инфраструктуры и нарушению жизни людей, живущих в близлежащих районах, ведь оттапливаемые здания, возведенные на многолетней мерзлоте со временем оседают и в них появляются трещины, а иногда они и разрушаются. Это является давольно важными причинами для сохранения многолетней мерзлоты

Немаловажным являются и способы сохранения многолетней мерзлоты, которые мы выяснили в ходе нашей работы. По сей день люди придумывают более подходящие способы поддержания многолетней мерзлоты, разрабатывая их в институах.

1. Наука.рф
2. Телеканал «Моя планета»
3. Научная Росиия
4. Харрис, Брушков, Чэн: «Геокриология. Характеристики и использование вечной мерзлоты.»
5. Российская газета
6. РИА Новости
7. Наука и жизнь.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9