Table of Contents

Понимание природных форм земель

Природные формы суши составляют разнообразные физические особенности, которые определяют поверхность Земли и развивались в течение миллионов лет благодаря динамическим геологическим и климатическим процессам. К ним относятся тектонический подъем, вулканическая активность, эрозия ветром и водой, оледенение и осаждение осадков. Выдающиеся формы суши, такие как горы, долины, равнины, плато, холмы и бассейны, не только формируют топографию планеты, но и создают основу для экосистем, влияют на климатические модели, регулируют гидрологические циклы и определяют модели поселений человека. Их структурная целостность имеет решающее значение для поддержания биоразнообразия, поддержания плодородия почвы и обеспечения природных ресурсов. Таким образом, любое крупномасштабное изменение этих форм почвы деятельностью человека может нарушить экологические балансы и вызвать каскадные экологические последствия.

Основные категории форм рельефа

  • Горы — Созданные в основном в результате столкновений тектонических плит и вулканической активности, горные хребты, такие как Гималаи, Скалистые горы и Анды, влияют на региональные и глобальные погодные системы. Их ледники служат критическими пресноводными резервуарами, питающими крупные реки.
  • Долины (FLT:0) Долины (FLT:1) – образованные эрозионными процессами из рек или ледников, долины, такие как Гранд-Каньон и Йосемитская долина, обеспечивают плодородные почвы, идеальные для сельского хозяйства и естественных коридоров, облегчающих миграцию и торговлю.
  • Жемчужины (FLT:0) — Обширные плоские или мягко прокатывающиеся низменности, такие как Великие равнины, часто наиболее широко используются для сельского хозяйства и городского развития из-за их доступности и плодородия почвы.
  • Плато (FLT:0) Плато (FLT:1) – возвышенные равнины, такие как плато Колорадо, геоморфологически отличаются, но уязвимы для деградации от таких видов деятельности, как добыча полезных ископаемых и обезлесение.
  • Заболоченные участки и бассейны — Эти мелкомасштабные формы поддерживают различные виды землепользования, включая лесное хозяйство, выпас скота и урбанизацию, но они особенно подвержены эрозии и деградации земель при удалении естественного растительного покрова.

Каждый из этих типов рельефа является результатом конкретных геологических и геоморфологических процессов, и их естественная эволюция обычно происходит в течение тысячелетий.Однако антропогенная деятельность может значительно ускорить эти процессы, изменяя рельефы с беспрецедентными темпами и масштабами.

Человеческая деятельность, которая меняет формы земли

С ростом индустриализации и роста населения влияние человека на поверхность Земли усилилось, теперь конкурируя с природными силами в его способности изменять формы рельефа. Деятельность, начиная от расширения городов и интенсивного сельского хозяйства до горнодобывающей промышленности и развития инфраструктуры, изменила ландшафты во всем мире, часто с глубокими экологическими и социальными последствиями. Ниже мы исследуем первичную деятельность человека, ответственную за значительные геоморфические изменения.

Урбанизация и развитие инфраструктуры

Урбанизация включает преобразование естественных или сельскохозяйственных земель в построенные среды, что обычно влечет за собой обширное изменение рельефа местности. Города расширяются путем выравнивания холмов, заполнения долин и водно-болотных угодий и изменения естественных дренажных систем для размещения зданий, дорог и другой инфраструктуры. Примеры включают обширные городские районы Лос-Анджелеса, Токио и Сан-Паулу, где холмы были сплющены, реки перенаправлены и прибрежные водно-болотные угодья заполнены.

  • Сортировка земель — Этот процесс включает в себя вырубку и заполнение почвы для создания ровной поверхности для строительства. Несмотря на то, что он необходим для городского развития, он устраняет естественную изменчивость склона, нарушает структуру почвы и увеличивает скорость и объем поверхностного стока, что может усугубить затопление ниже по течению.
  • Модификация дренажа — Природные потоки и водно-болотные угодья часто заменяются инженерными системами ливневых вод, предназначенными для быстрой передачи воды. Эти системы уменьшают подпитку грунтовых вод и могут вызывать более частые и сильные наводнения вниз по течению из-за увеличения пиковых потоков.
  • Эффект теплового острова — Замена растительной поверхности непроницаемыми материалами, такими как асфальт и бетон, приводит к увеличению поглощения солнечного излучения, повышая местные температуры. Это изменение влияет на скорость испарения и может изменить местные модели влажности и осадков.

В прибрежных городских районах разрушение природных буферов, таких как мангровые леса и устья, чтобы освободить место для развития, повысило уязвимость к штормовым нагонам и береговой эрозии. Согласно Геологической службе США , урбанизация может увеличить ежегодный поверхностный сток в два-шесть раз относительно условий предварительной застройки, значительно изменяя гидрологические циклы и транспорт осадочных пород.

Сельскохозяйственная интенсификация

Сельское хозяйство представляет собой крупнейшую антропогенную модификацию земли, покрывающую приблизительно 40% свободной ото льда поверхности земли Земли.Преобразование природных экосистем, таких как леса и луга, в пахотные земли и пастбища изменяет характеристики формы земли, включая структуру почвы, шероховатость поверхности и способность проникновения воды.

  • Сельское хозяйство — исторически применялось в горных районах, таких как Анды и Филиппины, для уменьшения эрозии и увеличения пахотных земель, террасы могут стабилизировать склоны.Однако современное механизированное сельское хозяйство часто включает удаление этих естественных контуров, что приводит к увеличению эрозии почвы и образованию оврагов.
  • Обезлесение (FLT:0) Обезлесение (FLT:1) – Очистка лесов для выращивания сельскохозяйственных культур или пастбищ, особенно в таких чувствительных регионах, как бассейн Амазонки, дестабилизирует почвы и повышает восприимчивость к оползням и массовым опустошительным событиям на склонах.
  • Уплотнение почвы — Использование тяжелой техники сжимает поры почвы, снижая скорость инфильтрации и увеличивая поверхностный сток и эрозию, что ускоряет деградацию рельефа.

По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FLT:0) около 75 миллиардов тонн почвы ежегодно теряется из сельскохозяйственных земель по всему миру из-за эрозии, процесса, который не только истончает верхние слои почвы, но и изменяет геоморфологию ландшафтов с течением времени.

Добыча полезных ископаемых и добыча ресурсов

Горная деятельность физически изменяет поверхность Земли, удаляя или перемещая огромное количество почвы и породы. Это приводит к созданию искусственных форм рельефа, таких как открытые ямы, кучи порчи, хвостохранилища и углубления оседания. Горная добыча, особенно распространенная в Аппалачском регионе Соединенных Штатов, иллюстрирует экстремальное геоморфическое изменение, вызванное взрывом целых пиков и сбросом мусора в соседние долины.

  • Открытая добыча — Крупные раскопки, такие как шахта Бингемского каньона в Юте, образуют искусственные каньоны, которые могут достигать глубины, превышающей милю. Эти ямы резко меняют местную топографию и гидрологию.
  • Удаление горных вершин — этот процесс постоянно уменьшает высоту хребта и нарушает естественные структуры дренажа, что приводит к увеличению оседания в водотоках вниз по течению.
  • Образование синхронизации — Подсобное состояние, вызванное подземной добычей материалов, таких как соль или известняк, может привести к внезапным обрушениям на поверхности, создавая воронки, которые представляют опасность для сообществ и инфраструктуры.

Помимо эстетических и топографических изменений, добыча полезных ископаемых вызывает серьезную деградацию окружающей среды. Кислотный дренаж шахт загрязняет водные объекты, нанося ущерб водной жизни и здоровью человека. В исследовании, опубликованном в Nature, было показано, как кустарная мелкомасштабная добыча золота в бассейне Амазонки привела к образованию тысяч искусственных озер и значительно изменила нагрузки на речные осадочные породы, влияя на крупномасштабные геоморфические и экологические процессы.

Экологические последствия изменения рельефа

Когда изменения, вызванные человеком, превышают устойчивость естественных форм рельефа, возникающие экологические последствия могут быть глубокими и далеко идущими. Нарушения стабильности почвы, гидрологии и связи с средой обитания часто вызывают петли обратной связи, которые усиливают деградацию и экологический стресс.

Ускоренная эрозия и осадок

Удаление растительности и изменение естественных склонов подвергает почву эрозионным силам, таким как ветер и сток воды.Примечательным примером является плато Лёсс в Китае, где века перевыпаса и интенсивного выращивания лишили плодородный верхний слой почвы, оставив овраженные бадленды склонными к дальнейшей эрозии. Реставрационные усилия, такие как программа «Зерно для зеленых», которая включала террацирование и лесовосстановление, помогли обратить вспять некоторые из этих повреждений, стабилизируя почвы и уменьшая транспорт осадочных пород в реки.

Утрата биоразнообразия и фрагментация среды обитания

Изменения в рельефах часто приводят к фрагментации среды обитания, изоляции популяций и сокращению генетического разнообразия.Развитие инфраструктуры, такое как шоссе, пересекающие горные перевалы, нарушает пути миграции крупных млекопитающих, включая медведей и волков.Прибрежные изменения, такие как морские стены, дноуглубительные работы и мелиорация земель, разрушают критические приливные среды обитания, которые служат питомниками для многочисленных видов рыб и беспозвоночных, серьезно влияя на морское биоразнообразие.

Изменения гидрологических режимов

Изменения формы суши также влияют на циклы воды и доступность. Отступление ледников, вызванное изменением климата, быстро изменяет горные формы суши, сокращая хранение воды в снегу и льду. Между тем, чрезмерная добыча подземных вод вызывает оседание земли, как наблюдается в долине Сан-Хоакин в Калифорнии, где поверхность суши затонула на десятки футов. Это оседание нарушает естественные структуры дренажа, увеличивает риск наводнений и может повредить инфраструктуру.

Социальные последствия изменения формы земли

Человеческие общества полагаются на стабильные формы рельефа для сельского хозяйства, жилья и инфраструктуры.Когда формы рельефа изменяются, возникающие в результате изменения окружающей среды часто приводят к социальным проблемам, начиная от перемещения до экономических потерь и повышения уязвимости к стихийным бедствиям.

Перемещение и переселение

Крупные инфраструктурные проекты часто требуют переселения общин. Строительство плотины Трех ущелий в Китае затопило целые долины, вынудив миллионы людей переселиться. Аналогичным образом, эрозия прибрежных районов и повышение уровня моря угрожают низменным странам, таким как Кирибати и Бангладеш, где целые общины сталкиваются с перемещением. Эти социальные потрясения оказывают глубокое культурное, экономическое и психологическое воздействие на пострадавшее население.

Сельскохозяйственная производительность снижается

Деградация почв в результате потери верхнего слоя почвы, засоления и изменения рельефа суши снижает производительность сельскохозяйственных земель. Катастрофа в Аральском море является ярким примером того, как отвод рек для орошения сократил море, обнажая соленую пустыню, которая разрушила традиционные средства к существованию для рыболовства и сельского хозяйства. Такие изменения рельефа непосредственно угрожают продовольственной безопасности и сельской экономике.

Повышение уязвимости от опасности

Изменения в организме человека часто устраняют естественные защитные особенности, увеличивая воздействие опасностей. Например, удаление прибрежных дюн для строительства прибрежных объектов исключает буферы против штормовых нагонов и прибрежных наводнений. Канализация рек, предназначенная для улучшения навигации или уменьшения наводнений на местном уровне, может увеличить скорость потока и риски наводнений вниз по течению. Разрушительные наводнения 2011 года в Таиланде были усилены преобразованием водно-болотных угодий и пойм в рисовые поля, что уменьшило емкость для хранения природных наводнений.

Смягчение воздействия человека на природные формы земель

Для решения проблемы геоморфических воздействий деятельности человека необходимы комплексные стратегии, сочетающие инженерные инновации, разработку политики, экологическое восстановление и участие общин. Цель состоит в согласовании развития человека с естественной динамикой рельефа местности для поддержания экосистемных услуг и снижения уязвимости.

Геоморфный дизайн в городском планировании

Городские планировщики все чаще принимают геоморфологически обоснованные принципы проектирования, которые уважают естественную местность и гидрологические закономерности, а не радикально изменяют их.

  • Зеленые крыши и дождевые сады — они имитируют естественные процессы инфильтрации на непроницаемых городских поверхностях, уменьшая стоки и улучшая качество воды.
  • Сохранение потоковых коридоров — Поддержание естественных водных путей и их пойм помогает поддерживать транспорт осадочных пород, водные среды обитания и подпитку грунтовых вод.
  • Разработка с низким воздействием (LID) — Эти стандарты способствуют распространению методов управления ливневыми водами, таких как проницаемые тротуары и области биоудержания, чтобы минимизировать гидрологические нарушения.

Куритиба, Бразилия, служит моделью для интеграции городских зеленых насаждений вдоль речных пойм, сохраняя функции рельефа, обеспечивая возможности для отдыха и уменьшая потребность в дорогостоящей структурной защите от наводнений.

Восстановление сельского хозяйства и землеустройства

Применение методов ведения сельского хозяйства, способствующих укреплению здоровья почв и сохранению растительного покрова, может замедлить эрозию и способствовать стабильности рельефа. Эффективные методы включают:

  • Нет-дождевое земледелие — Оставляя остатки сельскохозяйственных культур на поверхности почвы защищает от воздействия капель дождя и сохраняет микротопографические особенности, необходимые для удержания воды.
  • Контурное вспашка — Выравнивание вспашки по естественным контурам возвышения уменьшает поверхностный сток и потери почвы на склонах.
  • Агролесоводство — Интеграция деревьев с культурами или домашним скотом стабилизирует почву, повышает биоразнообразие и воспроизводит естественные функции лесных ландшафтов.

Исследования, проведенные Институтом Родейла и другими учеными, показывают, что регенеративное органическое сельское хозяйство может снизить эрозию почвы более чем на 90% по сравнению с обычной пашней, подчеркивая ее потенциал для поддержания целостности рельефа.

Регулирование и восстановление добычи ресурсов

Правительства и природоохранные учреждения играют важнейшую роль в минимизации ущерба от изменения рельефа земли в результате добычи полезных ископаемых и добычи ресурсов посредством жестких правил.

  • Обязательство проводить комплексные экологические базовые оценки до утверждения проекта для понимания потенциальных геоморфических воздействий.
  • Требование финансовых гарантий и подробных планов мелиорации для восстановления нарушенных форм рельефа после извлечения.
  • Запрет на использование таких крайне разрушительных методов, как добыча полезных ископаемых на вершинах гор, где экологические и социальные издержки перевешивают выгоды.

Например, Директива Европейского союза о горных отходах и Закон США о контроле и мелиорации наземных горных работ обеспечивают рамки, направленные на сокращение изменений формы земли и обеспечение постепенного восстановления с приближением оригинальных контуров и экологических функций.

Реставрация крупномасштабной формы земли

Некоторые проекты восстановления направлены на то, чтобы обратить вспять обширные изменения рельефа, вызванные человеком, с помощью инженерных и экологических мероприятий. Восстановление плато Лёсс в Китае включало террацирование контуров и посадку миллиардов деревьев, что привело к снижению эрозии почвы более чем на 90% в целевых водосборах и улучшению средств к существованию. Аналогичным образом, проект восстановления Эверглейдс во Флориде стремится восстановить исторический поток воды и естественные функции рельефа через обширный ландшафт водно-болотных угодий с низким уровнем рельефа, обращая вспять десятилетия дренажа и изменений контроля за наводнениями.

Такие масштабные усилия демонстрируют, что, хотя деятельность человека резко изменила рельеф местности, стратегическое восстановление и устойчивое управление могут восстановить экологическую целостность и устойчивость.

Заключение

Деятельность человека стала одной из доминирующих сил, формирующих поверхность Земли, быстро изменяющих естественные формы рельефа за счет урбанизации, сельского хозяйства, добычи полезных ископаемых и развития инфраструктуры. Эти изменения привели к усилению экологических проблем, включая эрозию почвы, фрагментацию среды обитания, измененные гидрологические циклы и повышенный риск стихийных бедствий. Социальные последствия одинаково значительны, влияющие на сельское хозяйство, вытесняющие сообщества и увеличивающие уязвимость к стихийным бедствиям. Однако эти последствия не являются необратимыми. Приняв геоморфологически обоснованное городское планирование, приняв регенеративные методы сельского хозяйства, обеспечив соблюдение надежных экологических норм и инвестируя в крупномасштабные проекты восстановления, общества могут смягчить ущерб и поддерживать основные функции и выгоды, предоставляемые природными формами рельефа для будущих поколений.