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

202УЧЕБНИК

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, 2023. — 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 бакалавров 
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

 ©  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 направ-
лениям 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», «За-
щита 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 со-
хранения окружающей среды рассматриваются в качестве важ-
нейших приоритетов профессио нальной деятельности;

• способность контролировать состояние окружающей среды, 
участвовать в экологической экспертизе и аудите, оценке воз-
действия на окружающую среду техносферных регионов и про-
ектов строительства новых технических объектов, осуществлять 
надзор за соблюдением требований экологического законода-
тельства;
 
• способность выполнять научные исследования, осуществлять 
контроль и мониторинг окружающей среды, источников загряз-
нения с использованием новых методов;
 
• способность разрабатывать проекты контроля и мониторинга 
окружающей среды, геоинформационных систем, энерго- и ре-
сурсосберегающих технологий, внедрения возобновляемых 
и сберегающих источников энергии, проекты использования 
природных ресурсов, замкнутых производственных циклов, 
экологически оптимизированных циклов «производство — по-
требление»;
 
• способность выполнять научные исследования для разработки 
новых методов защиты окружающей среды, реабилитации за-
грязненных и нарушенных территорий, основанных на техни-
ческих и технологических решениях;
 
• способность анализировать и оценивать риск природных чрез-
вычайных ситуаций (ЧС) и стихийных явлений, разрабатывать 
методы прогнозирования наступления ЧС, их масштабов и ха-
рактера, а также новые способы спасения людей при ЧС раз-
личного характера.
Освоение указанных компетенций и их использование 
в практике сохранения био сферы и природообустройства в инте-
ресах 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 кате-
гориях.
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 ха-
рактер изменений;
 
• взаимосвязь геологических процессов, биогеографических со-
бытий, эволюционных явлений и техногенной деятельности;

• основные характеристики геосфер и процессы, протекающие 
в них;
 
• опасные природные явления, провоцирующие ЧС и их по-
следствия, связанные с литосферой, гидросферой, атмосферой 
и техногенным преобразованием био сферы;
 
• значение макро- и микроэлемен тов в развитии почв, росте рас-
тений и загрязнении окружающей среды;
 
• виды почвенной и растительной диагностики, свойства гумуса 
и его роль в почвообразовании и плодородии ландшафта;
 
• классификации природных и антропогенных ландшафтов, ком-
поненты 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 возник-
новения ЧС, связанных с гидро-, атмо-, био-, лито- и техно-
сферами;
 
• 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 диффе-
ренциации и развитие земной поверхности и био сферы;
 
• качественно и количественно оценивать географические яв-
ления и прогнозировать развитие экосистем;
 
• работать и решать инженерные задачи с топографическими, те-
матическими и природоресурсными картами (читать, анализи-
ровать их), использовать картографическую основу для приро-
дообустройства территорий;
 
• пользоваться специальной и нормативной литературой, прово-
дить 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 без-
опасности, 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, сель-
скохозяйственный, гуманитарный, педагогический и т.д.).
Компетенции, основанные на знаниях процессов формиро-
вания и функционирования экосистем, позволяют овладеть спе-
цифическим 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 экологи-
ческую культуру и такие ее составляющие, как экологическое ми-
ровоззрение и риск-ориентированное мышление, без которых че-
ловечество 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 ис-
пользовать в практике природопользования имеют ключевое зна-
чение 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 по-
ложительно оценен студентами и преподавателями.

Введение

Данный учебник включает в себя ряд самостоятельных естест-
венно-научных дисциплин, каждая из которых имеет различную 
историю развития, свой специфический предмет и понятийный 
аппарат. Но в основе всех них находились география и общая гео-
логия.
Основной задачей изучения данного цикла дисциплин является 
формирование у студентов целостного восприятия Земли, подго-
товка кадров, способных мыслить системно, оценивать состояние 
окружающей среды комплексно, осознавая особенности функцио-
нирования 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, вхо-
дящих в комплекс наук о Земле.
Для системного изучения Земли необходимо познавать ее осо-
бенности и компоненты в соответствии с их сложностью, взаимо-
обусловленностью, 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 явля-
ется лито сфера — твердая оболочка Земли, а также основные эндо-
генные 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 гидро-
логии. 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 про-
дукты разрушения, формируя первые осадки и химический состав 
Мирового океана.
Постепенное остывание земной коры на все большую глу-
бину, дегазация мантии, захоронение вод в толщах осадков морей 

и океанов привели к образованию и активной геологической дея-
тельности подземных вод, которые являются предметом изучения 
гидрогеологии. Ввиду значительной площади (изначально вода по-
крывала практически весь земной шар), подвижности, большой 
теплоемкости и ряда специфических физико-химических свойств 
вода стала важнейшим средообразующим, миграционным и клима-
тообразующим фактором. Появление больших объемов воды на по-
верхности Земли привело к ускорению перераспределения теплоты, 
уменьшению температурных градиентов, формированию климати-
ческой зо нальности и распределению различных атмо сферных яв-
лений, 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 организ-
мами углерода, необходимого для строительства их покрова, ске-
лета 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 ве-
дущей и регулирующей роли привели к возникновению биокосных 
систем — почв, илов, ландшафтов. Их дифференциация и разме-
щение во многом обусловлены климатической зо нальностью, и они 
являются предметом изучения других наук — почвоведения и лан-
дшафтоведения.
Наконец, около 2 млн лет назад эволюция живого вещества при-
вела к появлению homo erectus, из которого сформировался человек. 
По мере развития и увеличения численности людей воздействие че-
ловечества на био сферу, Землю в целом и даже околоземное про-
странство становилось все более заметным. Последствия деятель-
ности людей становятся сравнимы с самыми масштабными при-
родными 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 би-
оразнообразия 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 пер-
воочередных результатов, на которые рассчитывает человек, возни-
кают 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 интегриро-
вать в этом контексте технические, естественные и общественные 
науки. Такое научное направление и сам термин «природопользо-
вание» были предложены в конце 1950-х гг. профессором Ростов-
ского государственного университета Ю.Н. Куражковским.
Именно в такой последовательности, отвечающей истории 
развития и возрастанию сложности изучаемых систем, причин-
но-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 за-
бывать, что какие бы сложные техногенные сооружения или при-
родно-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 катастрофи-
ческому развитию последствий — разрушению сооружений и ги-
бели людей. В связи с этим для специалистов в области обеспе-
чения безопасности жизни и деятельности в техно сфере, защиты 
и охраны окружающей среды или природообустройства знание 
наук о Земле и умение использовать их в практике природопользо-
вания и природообустройства имеют ключевое значение для обес-
печения техно сферной безопасности и коэволюции человечества 
и био сферы.