№ 3 (13) / 2023
Кирилл Филимоненков,
ученик 2 класса, школа№ 1557 им. П.Л. Капицы,г. Зеленоград
Н.В. Ананьева,
руководительисследовательскогопроекта,учитель младших классовшколы № 1557им. П.Л. Капицы,г. Зеленоград
Цель моего исследования – показать, что вулканическаяактивность представляет собой не только опасное природное явление, но и ключевой процесс для создания геоэкосистемы Земли, а также, возможно, важный фактор в эволюционном развитии человечества.
Я предположил и начал искать доказательства того, чтовулканизм способствовал эволюционному процессу у первобытных людей, обеспечивая им доступ к огню, нагреванию воды, плодородным почвам, минералам и химическимэлементам, а также предоставляя строительные материалыи оружие. В наши дни вулканические области продолжаютбыть источником полезных ископаемых, туристическиминаправлениями, местами активного земледелия и источниками альтернативной энергии.
Также я хочу приоткрыть дверь читателям моей статьик тому факту, что вулканическая активность легла в основуобразования планеты Земля и продолжает оказывать влияние на формирование мира.
Идея написать свой первый исследовательский проектпро вулканы пришла ко мне год назад в процессе посещенияГосударственного геологического музея им. В.И. Вернадского РАН. Затем, в поиске материалов, я обратил внимание наисследования Павла Юрьевича Плечова, российского учёного в области вулканологии и директора Минералогического музея им. А.Е. Ферсмана. Работы Плечова раскрываютсвязь между вулканологией и эволюцией первых людей,формированием первых экосистем на нашей планете. Этифакты послужили основой для данного исследования.
Наша планета – словно орех, покрытый скорлупой излитосферных плит, которые плавают в вязкой мантии Земли. Из-за постоянного движения мантии происходит движение литосферных плит, которые сталкиваются и наезжают друг на друга. Та часть плиты, которая погружается вмантию, плавится и превращается в магму. В результатевулканических извержений магма выходит на поверхность,где происходит резкое падение давления, высвобождениегазов, и она вскипает. Затем магма остывает, превращаясьв лаву. Температура и газовое насыщение – основные факторы, отличающие лаву от магмы (рис. 1).
Рис. 1. Схема возникновения вулканов
Вулканизм сыграл ключевую роль в формировании океанической и континентальной коры, атмосферы и гидросферы. Современная геоэкосистема Земли сформироваласьблагодаря активным вулканическим процессам.
Первые живые организмы появились в условиях высокойвулканической активности и, вероятно, были хемотрофными, получая энергию из химических реакций, происходящихв гидротермальных источниках. Огромное количество химических элементов, высвобождающихся в результате вулканической активности, создавало благоприятные условия длявозникновения и эволюции жизни на Земле.
Первые живые организмы возникли у подножия вулканов
Многие ученые считают, что жизнь могла зародиться не в океанах, а на поверхности суши, в озерах и у жерл гейзеров и вулканов, благодаря богатому химическому составу воды и температуре. Есть три основные гипотезы возникновения жизни на Земле: одна из них связана с гидротермальными источниками на дне океана, другая – с электростатическими разрядами в вулканических облаках вовремя извержения, а третья – с гейзерами, горячими источниками в вулканических областях (рис. 2). Так что любая гипотеза, какую ни возьмете, приводит к вулканизму
Рис. 2. Теории возникновения жизни на Земле
Вулканы как источник жизненно важныххимических элементов
Специалисты считают, что вулканическая активность вызвала ряд цепных химических реакций, создав тем самым условия для стремительного развития жизни на Земле. Иными словами, именно вулканам человечество и всё живое обязаны своим появлением. Главные элементы, из которых состоят живые клетки: водород, углерод, азот, кислород, фосфор, сера. Все эти элементы, вместе с лавой, вулканы доставляли на поверхность Земли с момента зарождения нашей планеты. Фосфор является одним из главных элементов для создания ДНК и клеточных мембран. Рост уровня фосфора, вызванный подводным вулканизмом, стимулировал появление более сложных многоклеточных организмов, таких как водоросли. В дальнейшем эти водоросли посредством фотосинтеза выпустили в атмосферу большое количество кислорода, имевшего важное значение для развития наземных животных.
Влияние вулканизма на формирование иплодородность почвы
Вулканические породы образуются в результате остывания магмы и лавы и обладают высоким содержанием минеральных веществ и микроэлементов. Яркими представителями вулканических пород являются габбро-диабаз, базальт, обсидиан, пемза, риолит, андезит, вулканический туф и др. Некоторые из них я привез и представил на конкурсе «Богатство недр моей страны 2023». Все эти камни являются, по сути, застывшей при разных условиях магмой или лавой. В результате разрушения вулканических пород формируются плодородные почвы, благоприятные для растительности и развития сельского хозяйства.
Полезные ископаемые
Вулканические породы, такие как туф, базальт, габбро-диабаз и пемза, используются в строительстве и производстве строительных материалов. Вулканические стекла, например, обсидиан, использовались в древности для создания орудий труда и оружия. Обсидиан по сей день применяется в хирургии для изготовления скальпелей.
Алмазы образуются под землей на глубине от 150 до470 км, при воздействии невероятно высоких температур и давления, но на поверхность их выталкивает извержение вулканов.
Вулканы выносят на поверхность и золото, которым богата магма. Водные растворы движутся на поверхность и по мере этого охлаждаются, формируя золотосодержащие жилы.
Богатый вулкан может содержать до 1300 тонн золота.
Вместе с газами из вулканов при извержении улетучиваются медь, свинец, олово, серебро, золото, цинк, никель, сера и многие другие элементы (рис. 3). Правда, все эти богатства так распылены в огромной массе паров воды и пепла, что никакого практического значения в этом виде не имеют. Но затем, выпадая на Землю и в океан, они обогащают их.
Рис. 3. Алмазы, золото
Самая знаменитая брусчатка России
Брусчатка на Красной площади – это магма, чуть-чуть не дошедшая до поверхности, камень называется габбро-диабаз, привезен из Карелии. Это порода, которая шла к поверхности Земли, но застыла, чуть-чуть не дойдя до нее. Главное ее достоинство заключается в потрясающей прочности, которой уступает даже гранит. Поэтому после военных парадов, когда по брусчатке проезжают танки и прочая тяжелая техника, она остается целой и невредимой.
Я лично побывал на Красной площади и прикоснулся к этому таинственному камню (рис. 4).
Рис. 4. Брусчатка на Красной площади
Вулканические области как источникиальтернативной энергии
Вулканическая активность создает условия для добычи геотермальной энергии. Геотермальные станции используют тепло Земли для производства электроэнергии, являются экологически чистым источником энергии. Например, в Исландии использование вулканического тепла составляет более 30% энергетики страны.
Вулканический туризм
Вулканические пейзажи привлекают туристов со всего мира. Вулканические национальные парки, такие как Йеллоустонский национальный парк в США, Камчатский заповедник в России и парк Тиманфая на Канарских островах, являются популярными туристическими направлениями. Вулкан Фаградальсфьядль привлекает туристов в Исландии (рис. 5) каждый раз, когда происходит извержение, а термальные источники Камчатки – место притяжения туристов со всего мира.
Рис. 5. Вулкан в Исландии (источник https://trip-for-the-soul.ru/foto/izverzhenie-vulkana-v-islandii.html)
Вулканы и их роль в становлении разума человека
Период остывания вулканической лавы составляет более одного месяца, что позволяло людям использовать её длительное время после извержений. Ученые предполагают, что именно благодаря обработке пищи на вулканической лаве первые люди научились пользоваться огнем, что позволило им получать больше энергии, развиваться интеллектуально и стать Homo sapiens. Археологи обнаруживают стоянки древних людей, датированные возрастом 2–2,5 млн лет, и коррелируют их с извержениями вулканов. История развития человечества тесно связана с извержениями. Большинство первых цивилизаций зародилось и развивалось в активных вулканических районах: Африка, Италия, Греция и Средиземноморье, Япония.
Почему первые люди соседствовали с вулканами?
1. Плодородная земля. Вулканы обогащают почву пеплом, содержащим богатый химический состав (фосфор, калий, кальций), что способствует получению высоких урожаев на протяжении многих поколений.
2. Подземное тепло. Вулканическое тепло согревает почву горных лугов и полей, создавая микроклимат в долинах, что позволяет собирать несколько урожаев в год и жить в более мягком климате. Горячие источники и незамерзающие водоемы также могли познакомить людей с термической обработкой пищи и гигиеной.
3. Термальные источники у подножия вулканов. Воды в них обладают разнообразным химическим составом, что могло познакомить первых людей с гигиеной и термической обработкой пищи.
4. Полезные ископаемые, строительные материалы и материалы для орудий первобытных людей вулканического происхождения. Остывающая лава приводит к образованию кристаллов из расплавленных минералов. Размеры зёрен кварца, слюды и других минералов могут быть различными (гранит, базальт). Например, базальт используется для производства щебня и облицовки зданий. Пузырьки газов оставляют в вязкой лаве много мелких полостей, образуя пемзу. Быстро остывающая лава превращается в однородную массу, похожую на черное или темно-зеленоватое стекло (обсидиан). Обсидиан использовался в качестве остроконечных орудий и оружия (например, ножей и стрел) (рис. 6).
Заключение
Вулканическая активность имеет тесную взаимосвязь с развитием разума у человека. Благодаря вулканическим извержениям первые люди получили доступ к различным ресурсам, таким как строительные материалы и орудия труда, а также возможность использовать тепло для обработки пищи и создания благоприятных условий для жизни. Однако вулканические извержения могут также оказывать негативное влияние на климат и приводить к глобальным переменам, которые могут затронуть развитие человечества. В целом, изучение взаимосвязи между вулканической активностью и развитием разума у человека может помочь ученым лучше понять историю эволюции и адаптации Homo sapiens к изменяющейся окружающей среде.
Источники:
1. Государственный геологический музей им. В.И. Вернадского РАН. Вулканы. Магия превращения // Интерактивное занятие
2. Плечов П.Ю. Вулканы и вулканическая активность // Код доступа 06.01.2017 г. https://youtu.be/9C3j24GsG4E?si=IKKnuvjDnOx0wZuu
Список литературы:
1. Плечов П.Ю. Истинные хозяева этого мира. На что способны вулканы // Научно-популярный экологический журнал «ЭкоГрад. Московский экологический журнал». Код доступа 23.04.2020 г. https://ekogradmoscow.ru/2012-11-25-08-44-50/2013-01-07-17-44-57/istinnye-khozyaeva-etogo-mira-na-chto-sposobny-vulkany
2. Алдонина Р.П., Сазонова О.Г. Вулканы ужасные и манящие // Издательство «Настя и Никита». Серия «Настя и Никита», 2020 г.
3. Эндрюс Р.Д. Супер Вулканы. Что они рассказывают о Земле и мирах за ее пределами // Перевод Фролов Валентин // Издательство «КоЛибри». Серия «Научный интерес», 2023 г.
4. Булдакова Е.В. Энциклопедия с развивающими заданиями. Вулканы // Издательство «УМКА», 2021 г.
