Цель работы – проведение космического мониторинга экологических катастроф для повышения интереса обучающихся к проблеме охраны окружающей среды.
Методика эксперимента – обучение в процессе практического исследования космических снимков земной поверхности визуальным методом с использованием современных космических и информационных технологий.
В настоящее время очень остро назрела необходимость в создании обновленного взгляда на образование современного человека в области экологической культуры [5]. Потребность в экологическом образовании связана с необходимостью обеспечения благоприятной среды для жизни человека. Поэтому большую актуальность на данном этапе человеческого развития имеет контроль состояния окружающей среды. Оценка фактического состояния природной среды входит в состав мониторинга - системы наблюдений, оценки и прогноза, позволяющей выявить изменения состояния окружающей среды под влиянием деятельности человека [3]. В основу предлагаемого экспериментального исследования положен вид регионального мониторинга, который позволяет контролировать окружающую среду на огромных территориях земного шара. Одним из современных методов данного контроля является космический. Космический мониторинг состояния земных объектов предоставляет очень ценную и достоверную информацию. Космические фотографии земной поверхности отличаются значительной обзорностью, информативностью и хорошим отражением на них взаимосвязей между компонентами природной среды [6]. Они позволяют оперативно изучать многие природные процессы и явления в их динамике. Вследствие этого космический мониторинг приобретает огромное значение при исследовании экологических катастроф различного масштаба, возникающих по вине человека в отдельных районах нашей планеты.
Исходя из выше сказанного, предполагается следующая гипотеза по теме исследования: если при решении задач экологического образования подрастающего поколения применять в процессе исследования окружающей среды методику обучения с использованием фотографических данных космического контроля состояния земной поверхности и современных информационных технологий, то станет возможным повышение интереса обучающихся к проблеме охраны окружающей среды и развитие практических умений по изучению, оценке и прогнозированию последствий промышленной деятельности человека, а также формирование положительной внутренней мотивации личности ребёнка к самостоятельной успешной созидательной деятельности, так как занятия приобретают творческий характер, процесс получения и обработки ценной экологической информации значительно ускоряется, становится интереснее, проще, красочнее и нагляднее.
В данной работе предложено проведение практического исследования экологических катастроф в отдельных регионах нашей планеты с помощью космических снимков земной поверхности. Для изучения антропогенных изменений состояния земных объектов используются космические фотографии отдельных территорий земного шара [1,2,3], представленные на бумажных носителях и в электронной форме. Особый интерес у обучающихся вызывают цветные космические снимки рек, озёр, морей, океанов и материков, представленные на компакт-дисках или самостоятельно полученные с помощью поисковых систем сети Интернет. На космических фотографиях отчётливо просматриваются лесные массивы и их вырубки, пашни и пастбища, загрязнения водной и земной поверхностей, лесные и другие типы пожаров. По серии данных снимков можно проследить развитие пожарной ситуации на контролируемой территории, исследовать изменения состояния земных объектов вследствие хозяйственной деятельности человека.
На занятиях обучающихся, проводимых в рамках космического мониторинга антропогенных катастроф, могут использоваться как индивидуальные, так и групповые формы обучения. При проведении деловых игр (Космический мониторинг экологических катастроф, Трагедия Аральского моря, Космические исследования земной поверхности и др.) обучающиеся делятся на космические экипажи, которые «отправляются» на околоземные орбиты для исследования отдельных экологических катастроф. Каждый экипаж перед полётом получает пакет документов, включающий Специальное научное задание с вопросами по теме исследования, набор космических фотографий и определённую текстовую информацию экологической направленности. Вопросы Специального научного задания ставятся таким образом, чтобы при ответе на них у членов космических экспедиций вырисовывалась ясная и последовательная картина развития исследуемой экологической катастрофы. «На орбите» космические экипажи исследуют контролируемый земной объект, дают оценку сложившейся антропогенной ситуации, делают прогноз изменения состояния окружающей среды на сфотографированной территории земной поверхности. После выполнения работы экипажи «возвращаются» на Землю и представляют научный отчёт о проведённом исследовании в форме устного доклада.
Далее представлены космические снимки определённых участков земной поверхности, которые могут использоваться при изучении возникающих по вине человека отдельных экологических катастроф различного масштаба.
Ярким примером нерационального природо-пользования является трагедия Аральского моря. Всего за несколько десятилетий на глазах людей и по их вине погибает одно из самых крупных по площади озер мира и разрастается зона экологического бедствия, масштабы которого пока трудно определить.
На Рисунке 1 представлена водная поверхность Аральского моря до начала экологической катастрофы [1]. На снимке отчётливо видны акватория Малого и Большого Арала, наиболее крупные острова озера, его береговая линия.
Рисунок 1. Аральское море (1962 г.).
На космическом снимке Аральского моря, полученном в 1985 г. (Рисунок 2), наглядно видно увеличение площади островов озера [1]. На границе раздела Большого и Малого Арала остров превратился в полуостров, но ещё существует пролив между северной и южной частями озера.
Рисунок 2. Аральское море (1985 г.).
Рисунок 3. Аральское море (1992 г.)
Рисунок 4. Аральское море (2008 г.)
На месте пролива и вдоль восточной и южной береговых линий озера, а также около островов на снимке чётко просматриваются обширные отмели, которые в будущем могут превратиться в береговую поверхность. Космическая фотография Арала за 1992 г. (Рисунок 3) является наглядным подтверждением этого предположения. На данном снимке видно, что Малый Арал уже отделён от Большого широкой полосой обнажившегося дна, береговая линия заметно сместилась вглубь озера, площадь островов значительно увеличилась, отмели просматриваются на всей территории акватории моря. Фотография Аральского моря за 2008 г. (Рисунок 4) подтверждает продолжение экологической катастрофы: море начинает превращаться в ряд небольших по площади отдельных озёр. Можно предположить, что зелёный цвет воды в центральной части озера обусловлен бурным цветением водорослей. На представленных цветных снимках ясно видны мощные солевые отложения на поверхности обнажившегося дна моря. На Рисунке 4 красной пунктирной линией отмечена прежняя граница береговой линии озера. Гибель Аральского моря продолжается по вине человека.
Рисунок 5. Озеро Рудольф в Кении (слева – 1973 г., справа – 1986 г.).
На Рисунке 5 представлена дельта реки Омо на севере озера Рудольф в Кении [1]. На правом снимке заметно увеличение площади дельты, что отрицательно сказывается на состоянии водных обитателей озера. Можно предположить, что заиливание озера происходит вследствие сведения лесов в верховье реки. Сравнивая изображения местности, полученные в разное время, можно следить за состоянием растительного покрова и прогнозировать стихийные бедствия, например, гибель посевов.
Рисунок 6. Бассейн реки Амазонка.
Методы сведения влажных тропических лесов бассейна Амазонки характерны [1]. Сначала лес вырубают вдоль транспортных артерий - дорог и рек, затем - вдоль периодически расчищаемых старых просек, перпендикулярных основной магистрали. На этих снимках (Рисунок 6) изображен один и тот же участок земной поверхности длиной около 60 км в 1975 г. (слева) и в 1992 г. (справа), в течение 17-ти летнего периода времени. На снимках видно, как интенсивно ведётся вырубка лесов. По некоторым оценкам, между 1978 и 1988г. Бразилия потеряла 4% тропических лесов. В основном земля расчищалась под сельскохозяй-ственные угодья. Это отрицательно сказывается на состоянии животного и растительного мира данной территории.
Разрушение тропических лесов за последние десятилетия вызывает наибольшее беспокойство ученых и общественности [1]. К настоящему времени половина лесных массивов тропического пояса уже уничтожена. Это хорошо видно из космоса. На космическом снимке тропического острова у северного побережья Австралии (Рисунок 7) хорошо видны следы обширных пожаров [3]. Американские специалисты объясняют этот факт тем, что местное население желает обновить пастбища в лесной чаще. Темные низменные области на фотографии – заросли мангровых деревьев. При исследовании данного снимка можно обнаружить два очень крупных очага возгорания и примерно тринадцать небольших пожаров. Влажные тропические леса также интенсивно уничтожаются человеком в Азии, Африке, Америке и некоторых других регионах мира.
Рисунок 7. Лесные пожары на тропическом острове (северное побережье Австралии, 1990 год)
Рисунок 8. Горят нефтяные скважины Кувейта (1990 год)
Очень страшную экологическую катастрофу представляют собой пожары нефтяных скважин. На американском космическом снимке территории Кувейта (Рисунок 8) явно видны два огромных по площади очага пожаров – это горят нефтяные скважины [3]. Остальные очаги пожаров не видны из-за очень плотной завесы черного дыма. Вследствие зафиксированной на снимке происходящей по вине людей длительной экологической катастрофы в атмосферу выбрасывается большое количество вредных газов и других химических соединений, образующихся при сгорании органического топлива. Это наносит огромный ущерб окружающей среде не только данной территории, но и всей планеты в целом.
Рисунок 9. Пожары в таёжной зоне Прибайкалья.
Значительно сократились площади лесов и в нашей стране вследствие пожаров и вырубки. На представленной фотографии [2] можно обнаружить свыше 70 крупных очагов возгорания. Трудно оценить, каковы будут негативные последствия данной экологической катастрофы для животного и растительного мира Прибайкалья.
Рисунок 10.
Нефтяные пленки на поверхности океана могут возникать в процессе добычи и транспортировки нефти. На снимке (Рисунок 10) представлено морское нефтяное месторождение в Аравийском море (150 км западнее Бомбея) [1]. Светлые точки – высоко отражающие металлоконструкции буровых вышек. В подветренном направлении тянутся длинные шлейфы нефтяных пленок. Плёнки «сглаживают» морские волны, что приводит к снижению интенсивности отражения излучения радара и затемнению соответствующих участков на снимке.
Рисунок 11.
Рисунок 12.
На Рисунке 11 и Рисунке 12 представлена территория Северного полюса нашей планеты в 1979 г. и в 2003 г. На данных космических снимках наглядно видно, что за четверть века область земного шара, покрытая арктическим льдом, заметно уменьшилась. Уменьшилась и толщина ледового покрова. Многие ученые связывают это явление с начавшимся глобальным потеплением на планете, что приводит к повышению уровня Мирового океана. Многие густонаселённые территории земного шара могут оказаться под водой. Все эти изменения состояния арктических льдов отрицательно влияют на условия существования водных обитателей полярной территории, а также растительного и животного мира побережья северных морей.
В дополнение к данному докладу в Приложении представлена презентация «Космический мониторинг экологических катастроф», выполненная в программе Power Point.
Я считаю данную работу актуальной, так как для решения задач экологического образования подрастающего поколения в процессе обучения используется один из самых современных методов контроля окружающей среды – космический мониторинг, предоставляющий широкие возможности оперативного наблюдения за изменениями состояния земных объектов вследствие хозяйственной деятельности человека. Результаты проводимых в рамках космического мониторинга исследований дают наглядную информацию о последствиях необдуманного вмешательства человека в природные процессы, что, несомненно, вызывает интерес обучающихся к проблемам охраны окружающей среды.
Список литературы
- Атлас мира. Миллениум. – Лондон: Дорлинг Киндерсли Лимитед, 1999.
- Компакт-диск «Энциклопедия Байкала». Творческая группа «Восьмое небо». – Иркутск, 2003.
- Компакт-диск «Энциклопедия по астрономии», - М., 2000.
- Винокурова Н.Ф. Природопользование: Учебное пособие для 10-11 классов. – М.: Просвещение, 1995.
- Муртазов А. К. Экология околоземного космического пространства. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.
- Тараканова О.Н. Живые спутниковые изображения. Почему бы и нет? // Информатика и образование, №2, 1994.