Науки о земле

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

В.В. ДЬЯЧЕНКО 
Л.Г. ДЬЯЧЕНКО 
В.А. ДЕВИСИЛОВ

Под редакцией В.А. Девисилова

Рекомендовано федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего 
образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 20.00.00 
«Техно сферная безопасность и природообустройство» в качестве учебника для студентов, 
обучающихся по основным образовательным программам высшего образования 
по направлениям 20.03.01 «Техно сферная безопасность», 
20.03.02 «Природообустройство и водопользование»

Москва
ИНФРА-М
2021

УЧЕБНИК

УДК 55(075.8)
ББК 26я73
 
Д93

Дьяченко В.В.
Д93 
 
Науки о Земле : учебник / В.В. Дьяченко, Л.Г. Дьяченко, В.А. Девисилов ; под 
ред. В.А. Девисилова. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 345 с. + Доп. материалы 
[Электронный ресурс]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/
textbook_5c093063173e96.09303301.

ISBN 978-5-16-014153-4 (print)
ISBN 978-5-16-106648-5 (online)
В учебнике рассмотрены особенности возникновения, развития, строения 
и функционирования оболочек Земли и воздействие на них наиболее распространенных видов природопользования. С позиций современной науки показана история формирования био сферы, проанализированы причины и последствия опасных природных явлений, связанных с литосферой, гидросферой, 
атмосферой и техногенным преобразованием био сферы.
Комплекс дисциплин, образующих учебник, подобран так, чтобы изложить суть основных естественно-научных предметов, необходимых студентам, 
обучающимся в рамках укрупненной группы специальностей и направлений 
подготовки 20.00.00 «Техносферная безопасность и природообустройство» в соответствии с требованиями федеральных государственных образовательных 
стандартов высшего образования последнего поколения.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям 
20.03.01 «Техносферная безопасность», 20.03.02 «Природообустройство и водопользование». Может использоваться в учебном процессе по образовательным 
программам укрупненной группы специальностей 05.00.00 «Науки о Земле», 
а также направлениям 06.03.01 «Биология», 06.03.02 «Почвоведение», 08.03.01 
«Строительство». Содержание учебника позволяет также использовать его в качестве краткого курса по геологии, гидрологии, гидрогеологии, климатологии 
и метеорологии, почвоведению, геохимии ландшафта для подготовки бакалав-
ров в рамках смежных направлений и специальностей.
УДК 55(075.8)
ББК 26я73

Р е ц е н з е н т ы:
Воробьев А.Е. — доктор технических наук, профессор, проректор по научной 
деятельности и инновациям Атырауского университета нефти и газа Республики 
Казахстан;
Кузнецов А.Н. — кандидат географических наук, доцент, директор Института 
наук о Земле Южного федерального университета; 
Закруткин В.Е. — доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой геоэкологии и прикладной геохимии Южного федерального университета 

ISBN 978-5-16-014153-4 (print)
ISBN 978-5-16-106648-5 (online)

Материалы, отмеченные знаком 
, 
доступны в электронно-библиотечной системе Znanium.com

 ©  Дьяченко В.В., Дьяченко Л.Г., 
Девисилов В.А., 2019

Предисловие

Возникающие на Земле стихийные природные явления: землетрясения, ураганы, смерчи, наводнения — наносят колоссальный 
вред экономике, приводят к гибели людей. Пока мы не можем 
им противодействовать, но чтобы их прогнозировать и снижать 
тяжесть последствий тем, кто выбрал в качестве своей будущей 
деятельности сохранение природы, ее защиту от негативного антропогенного воздействия и безопасность жизнедеятельности, 
необходимо знание цикла наук о Земле. Изучение геологических, 
гидрологических, климатологических процессов, происходящих 
на Земле, состава и структуры почв, основ метеорологии дает представление о сложных естественных процессах, которые могут как 
позитивно, так и негативно влиять на жизнь человека, природопользование и техно сферную безопасность.
В свою очередь, и хозяйственная деятельность человека может 
нарушать естественные био сферные процессы. Неразумное вмешательство в них, что, как правило, имеет место при отсутствии 
соответствующих знаний, приводит к крайне отрицательным последствиям — изменению климата, заболачиванию или опустыниванию, наводнениям и оползням, даже землетрясениям, связанным 
с добычей полезных ископаемых, заполнением водохранилищ и др. 
Чтобы управлять качеством окружающей среды, заниматься природообустройством, охраной природы, необходимо знать, как устроена 
био сфера и как функционируют естественные земные процессы.
Данный учебник будет полезен при подготовке бакалавров 
по направлениям 20.03.01 «Техно сферная безопасность», 20.03.02 
«Природообустройство и водопользование», 06.03.01 «Биология», 
06.03.02 «Почвоведение», 08.03.01 «Строительство», а также направлениям укрупненной группы 05.00.00 «Науки о Земле». Это прежде 
всего касается таких профилей направления 20.03.01, как «Защита 
окружающей среды», «Охрана природы и ресурсосбережение», «Защита в чрезвычайных ситуациях».
Освоение наук о Земле направлено на формирование следующих 
компетенций указанных профилей, предусмотренных примерной 
основной образовательной программой:
 
• владение культурой безопасности и риск-ориентированным 
мышлением, при котором вопросы безопасности человека и сохранения окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов профессио нальной деятельности;

• способность контролировать состояние окружающей среды, 
участвовать в экологической экспертизе и аудите, оценке воздействия на окружающую среду техносферных регионов и проектов строительства новых технических объектов, осуществлять 
надзор за соблюдением требований экологического законодательства;
 
• способность выполнять научные исследования, осуществлять 
контроль и мониторинг окружающей среды, источников загрязнения с использованием новых методов;
 
• способность разрабатывать проекты контроля и мониторинга 
окружающей среды, геоинформационных систем, энерго- и ресурсосберегающих технологий, внедрения возобновляемых 
и сберегающих источников энергии, проекты использования 
природных ресурсов, замкнутых производственных циклов, 
экологически оптимизированных циклов «производство — потребление»;
 
• способность выполнять научные исследования для разработки 
новых методов защиты окружающей среды, реабилитации загрязненных и нарушенных территорий, основанных на технических и технологических решениях;
 
• способность анализировать и оценивать риск природных чрезвычайных ситуаций (ЧС) и стихийных явлений, разрабатывать 
методы прогнозирования наступления ЧС, их масштабов и характера, а также новые способы спасения людей при ЧС различного характера.
Освоение указанных компетенций и их использование 
в практике сохранения био сферы и природообустройства в интересах человека невозможны без знаний о природных процессах, 
происходящих на нашей планете. Несмотря на то, что дисциплина 
«Науки о Земле» выполняет ярко выраженную пропедевтическую 
функцию для целого ряда профессио нальных дисциплин учебного 
плана, итоги ее преподавания можно изложить в следующих категориях.
В результате изучения наук о Земле студент будет:
знать
 
• основные геоэкологические понятия и терминологию;
 
• строение Земли и основные этапы развития планеты;
 
• геологические процессы, формирующие внутреннее строение 
и внешний облик Земли, факторы, влияющие на динамику и характер изменений;
 
• взаимосвязь геологических процессов, биогеографических событий, эволюционных явлений и техногенной деятельности;

• основные характеристики геосфер и процессы, протекающие 
в них;
 
• опасные природные явления, провоцирующие ЧС и их последствия, связанные с литосферой, гидросферой, атмосферой 
и техногенным преобразованием био сферы;
 
• значение макро- и микроэлемен тов в развитии почв, росте растений и загрязнении окружающей среды;
 
• виды почвенной и растительной диагностики, свойства гумуса 
и его роль в почвообразовании и плодородии ландшафта;
 
• классификации природных и антропогенных ландшафтов, компоненты ландшафтов, их пространственную структуру и пути 
оптимизации;
 
• основные методы, оборудование и материалы для изучения, 
оценки состояния и мониторинга основных параметров гидро-, 
атмо-, био- и литосферы;
 
• основные методы и оборудование для прогнозирования возникновения ЧС, связанных с гидро-, атмо-, био-, лито- и техносферами;
 
• приемы составления и написания отчетов, картографирования 
различных аспектов строения окружающей среды и последствий 
антропогенного вмешательства в естественные процессы;
уметь
 
• различать и оценивать последствия геологических процессов, 
объяснять их влияние на изменения, закономерности дифференциации и развитие земной поверхности и био сферы;
 
• качественно и количественно оценивать географические явления и прогнозировать развитие экосистем;
 
• работать и решать инженерные задачи с топографическими, тематическими и природоресурсными картами (читать, анализировать их), использовать картографическую основу для природообустройства территорий;
 
• пользоваться специальной и нормативной литературой, проводить научные исследования;
 
• аргументировать собственную научную позицию на основе анализа объективных геоэкологических данных;
 
• использовать приборы для проведения исследований, определять в полевых и лабораторных условиях основные физические, химические и биологические особенности геосферных 
оболочек Земли;
 
• излагать и критически анализировать получаемую информацию, 
оценивать и использовать результаты анализов, понимать экологическое значение определяемых параметров;

владеть
 
• понятийным аппаратом изучаемых дисциплин;
 
• информационными технологиями и опытом работы со специальной литературой;
 
• приемами составления проектной документации с описанием 
целей и задач исследования, причин, приводящих к нарушению 
естественных процессов, подготовкой экспериментальных работ 
по изучению свойств исследуемых объектов;
 
• навыками обобщения и систематизации информации, методами 
обработки географического материала, чтения тематических 
и природоресурсных карт;
 
• навыками решения задач по планам и картам при проектировании и создании природно-техногенных систем;
 
• основами научно-исследовательской работы и преподавания 
изучаемой дисциплины;
 
• навыками публичных выступлений, дискуссий и отстаивания 
научных точек зрения для реализации функций управления 
в практической деятельности по повышению техносферной безопасности, охране окружающей среды и природообустройству.
Построение учебника таково, что позволяет обучающимся 
и преподавателям выбирать необходимую дисциплину из цикла 
наук о Земле, представленных в отдельных главах книги, для более 
углубленного изучения или подготовки к проведению занятий 
и формированию вузовских рабочих программ в зависимости 
от регио нальных особенностей и профиля вуза (технический, сельскохозяйственный, гуманитарный, педагогический и т.д.).
Компетенции, основанные на знаниях процессов формирования и функционирования экосистем, позволяют овладеть специфическим научным понятийно-терминологическим аппаратом 
и системным мышлением, необходимым для общения в научной 
среде и в среде специалистов, занимающихся геоэкологическими 
проблемами. Изучение базовых наук о Земле формирует экологическую культуру и такие ее составляющие, как экологическое мировоззрение и риск-ориентированное мышление, без которых человечество обречено на гибельный путь развития. В связи с этим 
авторы считают, что для специалистов в области обеспечения 
безопасности жизнедеятельности, защиты и охраны окружающей 
среды, природообустройства знание наук о Земле и умение их использовать в практике природопользования имеют ключевое значение для обеспечения техно сферной безопасности и коэволюции 
человечества и био сферы.

Учебник базируется на ранее опубликованном теми же авторами 
учебном пособии «Науки о Земле», которое более пяти лет успешно 
использовалось в учебном процессе в российских вузах. В данном 
учебнике доработаны все главы этого пособия, часть из которых 
расширена, а другие сокращены или исключены. Авторы выражают 
надежду, что учебник будет востребован в учебном процессе и положительно оценен студентами и преподавателями.

Введение

Данный учебник включает в себя ряд самостоятельных естественно-научных дисциплин, каждая из которых имеет различную 
историю развития, свой специфический предмет и понятийный 
аппарат. Но в основе всех них находились география и общая геология.
Основной задачей изучения данного цикла дисциплин является 
формирование у студентов целостного восприятия Земли, подготовка кадров, способных мыслить системно, оценивать состояние 
окружающей среды комплексно, осознавая особенности функционирования ее компонентов во взаимосвязи и, что особенно важно, 
знать проблемы и последствия для био сферы, происходящие 
от деятельности человека и различных видов природопользования. 
На решение этой задачи ориентировано как содержание книги, так 
и последовательность изложения в ней базовых дисциплин, входящих в комплекс наук о Земле.
Для системного изучения Земли необходимо познавать ее особенности и компоненты в соответствии с их сложностью, взаимообусловленностью, историей возникновения и развития. Поэтому 
изучение цикла этих научных дисциплин начинается с описания 
основных особенностей образования, строения и эволюции Земли, 
т.е. с геологии. Предметом ее изучения на современном этапе является лито сфера — твердая оболочка Земли, а также основные эндогенные и экзогенные факторы, под влиянием которых лито сфера 
сформировалась, развивается и трансформируется.
После образования лито сферы и ее охлаждения на поверхности 
планеты, начиная от полюсов к экватору, появилась вода и стала 
формироваться гидро сфера, являющаяся предметом изучения гидрологии. Сначала основным источником воды была дегазация мантии 
и сложные по химическому составу кипящие ливни из остывающей 
первичной атмо сферы, заливавшие Землю в течение миллионов 
лет. Вода в них была очень агрессивна вследствие насыщенности 
сероводородом, метаном, аммиаком, углекислым и другими газами. 
Стекая под действием силы тяжести в понижения на поверхности 
Земли, вода размывала и растворяла горные породы, уносила продукты разрушения, формируя первые осадки и химический состав 
Мирового океана.
Постепенное остывание земной коры на все большую глубину, дегазация мантии, захоронение вод в толщах осадков морей 

и океанов привели к образованию и активной геологической деятельности подземных вод, которые являются предметом изучения 
гидрогеологии. Ввиду значительной площади (изначально вода покрывала практически весь земной шар), подвижности, большой 
теплоемкости и ряда специфических физико-химических свойств 
вода стала важнейшим средообразующим, миграционным и климатообразующим фактором. Появление больших объемов воды на поверхности Земли привело к ускорению перераспределения теплоты, 
уменьшению температурных градиентов, формированию климатической зо нальности и распределению различных атмо сферных явлений, которые изучают климатология и метеорология.
Около 3,5 млрд лет назад на Земле возникли простейшие живые 
организмы, эволюция которых с течением времени стала все 
больше влиять на развитие планеты. Поглощение живыми организмами углерода, необходимого для строительства их покрова, скелета и тканей, продуцирование ими кислорода, интенсификация 
разрушения горных пород вызвали изменение химического состава 
гидро сферы, атмо сферы и формирование осадочных горных пород 
нового типа — биогенных. Появление жизни, обретение ею ведущей и регулирующей роли привели к возникновению биокосных 
систем — почв, илов, ландшафтов. Их дифференциация и размещение во многом обусловлены климатической зо нальностью, и они 
являются предметом изучения других наук — почвоведения и ландшафтоведения.
Наконец, около 2 млн лет назад эволюция живого вещества привела к появлению homo erectus, из которого сформировался человек. 
По мере развития и увеличения численности людей воздействие человечества на био сферу, Землю в целом и даже околоземное пространство становилось все более заметным. Последствия деятельности людей становятся сравнимы с самыми масштабными природными процессами и явлениями. В результате практически везде 
на земном шаре обнаруживаются следы воздействия человека, 
проявляющейся в трансформации химического состава атмо сферы, 
вод суши и океана, почвенного покрова, режима поверхностных 
и подземных вод, изменении влагообмена между поверхностью 
Земли и атмо сферой. Происходит увеличение скорости потери биоразнообразия и площади естественных ландшафтов, изменение 
глобального климата планеты. 
В наше время пришло осознание того, что результаты многих 
видов деятельности наносят вред человечеству и помимо тех первоочередных результатов, на которые рассчитывает человек, возникают и совсем другие, непредвиденные последствия, часто унич

тожающие положительное значение первых и наносящие вред 
здоровью людей. Все это привело к необходимости формирования 
новой междисциплинарной науки, которая изучала бы различные 
аспекты взаимодействия человечества с окружающей средой 
в процессе эксплуатации природных ресурсов и могла интегрировать в этом контексте технические, естественные и общественные 
науки. Такое научное направление и сам термин «природопользование» были предложены в конце 1950-х гг. профессором Ростовского государственного университета Ю.Н. Куражковским.
Именно в такой последовательности, отвечающей истории 
развития и возрастанию сложности изучаемых систем, причинно-следственных связей их возникновения и функционирования, 
в книге рассмотрены основы дисциплин, включенных в цикл науки 
о Земле. Безусловно, приведенные материалы не отражают всего 
содержания изложенных дисциплин, но дают основные знания 
из их курса, необходимые для подготовки бакалавров в области 
техно сферной безопасности и природообустройства. Нельзя забывать, что какие бы сложные техногенные сооружения или природно-техногенные системы ни создавал человек — они находятся 
в био сфере, по это му их дальнейшее существование и затраты 
на поддержание в необходимом для нас состоянии определяются 
комплексом природных условий. Игнорирование этих условий 
или недооценка особенностей всего их комплекса, силы и частоты 
проявлений естественных процессов могут привести к катастрофическому развитию последствий — разрушению сооружений и гибели людей. В связи с этим для специалистов в области обеспечения безопасности жизни и деятельности в техно сфере, защиты 
и охраны окружающей среды или природообустройства знание 
наук о Земле и умение использовать их в практике природопользования и природообустройства имеют ключевое значение для обеспечения техно сферной безопасности и коэволюции человечества 
и био сферы.