Tendencias de investigación nacionales y extranjeras en la intersección de la geología y la ecología
El campo de la investigación cruzada geológico-ecológica en el país y en el extranjero es muy amplio, aunque muchos estudios no se nombran en nombre de la investigación geológico-ecológica, y es difícil distinguir geología-ecología y geoecología. en el extranjero (Geoecología), ecología del paisaje y otros conceptos. De hecho, muchos contenidos de investigación reflejan la combinación de geociencias y ecología, reflejando las necesidades y tendencias de desarrollo de las geociencias al servicio de la supervivencia humana. Estos estudios deben pertenecer a la categoría de investigaciones geológico-ecológicas. Las investigaciones existentes se pueden dividir generalmente en los siguientes aspectos.
1. El trabajo de las geociencias en la investigación ecológica sobre la degradación natural de zonas frágiles
Las manifestaciones de vulnerabilidad ambiental, como la desertificación, la erosión del suelo, la salinización del suelo, etc., no son sólo geológicas ambientales. Los problemas ambientales, pero también los ecológicos, siempre han sido motivo de preocupación para muchas disciplinas.
Niu Wenyuan introdujo por primera vez el concepto de zona frágil del entorno ecológico (ECOTONE). Se define como: en un ecosistema, la interfaz formada entre dos o más sistemas materiales, sistemas energéticos y sistemas funcionales, así como el dominio espacial de la "zona de transición" que se extiende hacia afuera alrededor de la interfaz. Además, Niu Wenyuan también dio el índice de determinación de la zona frágil del medio ambiente ecológico como una función normal, llevando la determinación de la zona frágil del medio ambiente ecológico a un nivel cualitativo-cuantitativo.
Zhu Zhenda, del Instituto de Investigación del Desierto de Lanzhou de la Academia de Ciencias de China, fue el primero en utilizar la definición internacional de desertificación para estudiar las zonas ecológicamente frágiles de mi país. Propuso que existe una zona ecológicamente frágil que abarca zonas semihúmedas, semiáridas y áridas en las zonas agrícolas y pastorales del norte de mi país. Además, tras analizar diversas causas de la desertificación de la tierra, propuso contramedidas básicas para superar la desertificación. Se compiló un mapa de los tipos de desertificación de tierras en China (1:10 millones).
En el libro "Tipos, distribución y gestión integral de los entornos ecológicos frágiles de China", Zhao Yuelong et al., desde cinco aspectos: recursos hídricos, recursos geotérmicos, sequedad, superficie de tierra cultivada per cápita y vegetación superficial. cobertura, Se ha establecido un sistema y método de índice de evaluación cuantitativa sistemático, completo, objetivo, flexible y altamente explorable para entornos ecológicos frágiles. Al utilizar este método para calcular la vulnerabilidad de 26 provincias y regiones autónomas de todo el país, es básicamente consistente con. la situación real Esto demuestra la precisión del método. También aplicó este sistema de indicadores para delinear el rango de distribución del frágil entorno ecológico de mi país y realizó un análisis de correlación con la pobreza, proporcionando una base para la recuperación de tierras de mi país.
En el artículo "Análisis de varios temas candentes en la investigación ecológica moderna", Zhang Jiaen propuso la ecología de la degradación. Desde su punto de vista personal, los contenidos de la investigación de la ecología de la degradación y la geología ecológica son similares. parte de la ecología de la degradación. Sin embargo, hasta el momento no existe un estándar ni un sistema unificados para la ecología de la degradación.
Sun Wu utilizó la volatilidad para estudiar la relación entre el hombre y la tierra y las zonas frágiles, explicando que la causa de las zonas frágiles es causada por la fuerte volatilidad de las condiciones de entrada del ecosistema. La volatilidad es el factor natural de la sociedad en términos ecológicos. zonas frágiles. El signo más evidente de cumplimiento del sistema.
Shi Jiansheng escribió un artículo señalando que debido a que el entorno ecológico geológico es un sistema ambiental con los humanos como cuerpo principal, el entorno geológico como base y los elementos inorgánicos y orgánicos coexistiendo, la estabilidad de el entorno geológico afectará inevitablemente a la estabilidad del entorno ecológico, el frágil entorno ecológico geológico se convierte en un fenómeno objetivo. El frágil entorno geológico-ecológico se debe a la escasa estabilidad de la evolución geológica y del sistema medioambiental en el que se encuentra. Pequeños cambios debidos a factores externos pueden superar el "umbral" de autorregulación del sistema y, por tanto, conducir a la destrucción del mecanismo de retroalimentación. , lo que provoca cambios repentinos. Estos cambios suelen ser perjudiciales para la supervivencia humana. Los principios que se deben seguir en la clasificación de los tipos geológico-ecológicos frágiles:
1. El principio de integralidad y factores geológicos dominantes
El entorno geológico y ecológico frágil está formado por el interacción de factores naturales y factores humanos, por lo que es necesario realizar un análisis integral de manera multidimensional y dinámica. Sin embargo, la naturaleza de la investigación geoecológica determina que los cambios en el entorno ecológico deben entenderse desde una perspectiva geológica, es decir, se debe respetar el principio de predominio de los factores geológicos.
2. El principio de la división multinivel
La importancia de la división multinivel es que los diferentes niveles deben reflejar diferentes factores dominantes para formar un sistema de clasificación completo. Al mismo tiempo, la partición de varios niveles puede brindar soporte en diferentes escalas espaciales y diferentes escalas de tiempo para aplicaciones prácticas.
3. Principio de servicios multiobjetivo
Bajo el objetivo general de mantener el entorno de vida humano y garantizar el desarrollo sostenible, los objetivos específicos de la investigación geológica y ecológica son multifacéticos. incluyendo agricultura, biodiversidad, zonas costeras, desertificación, degradación forestal, agua potable, salud humana, recursos terrestres, desarrollo de montañas, desastres naturales, urbanización y residuos, etc. La clasificación de tipos geológicos y ecológicos frágiles debe considerar la necesidad de cumplir estos objetivos.
La base principal para la clasificación multinivel de tipos ecológicos geológicos frágiles es la siguiente:
Los tipos de nivel I se basan principalmente en áreas controladas por tipos de origen geológico: la formación y la evolución. del entorno geológico ha pasado por etapas de evolución constructiva y evolución tectónica, evolución epigenética y evolución espiritual. La formación y distribución del entorno geológico están controladas primero por el patrón de estructura geológica. Desde una perspectiva geotectónica, China pertenece a tres dominios tectónicos principales: Paleoasiático, Tetis y Pacífico Primordial. La distribución espacial, la historia evolutiva y los efectos dinámicos de los tres dominios tectónicos principales tienen sus propias características y restringen fundamentalmente las características del desarrollo geológico y la historia evolutiva de mi país, la distribución regional y las reglas de evolución de los recursos hídricos y del suelo, así como el desarrollo de entorno geológico y desastres geológicos y distribución, lo que resulta en diferencias en las propiedades del entorno geológico, que es la razón fundamental del frágil entorno ecológico geológico. La división regional basada en dominios estructurales y sus áreas superpuestas es básicamente consistente con la división de regiones naturales y regiones de desarrollo económico, lo que refleja el efecto restrictivo de los factores geológicos sobre los paisajes naturales y las condiciones económicas naturales básicas (Tabla 10-1).
El tipo de nivel II se basa principalmente en procesos geológicos superficiales y distribución del paisaje: los movimientos neotectónicos y la evolución geológica superficial desde el Cuaternario controlan más directamente la evolución del entorno geológico. El impacto de las actividades humanas se superpone al entorno geológico natural, exacerbando los cambios en las zonas frágiles. En este nivel, se considera principalmente el reflejo integral de las características de los movimientos tectónicos recientes, las tasas de altibajos regionales de la corteza terrestre, la distribución de los tipos de suelo y rocas superficiales, las características hidrogeológicas, los patrones del paisaje geográfico, la zonificación climática y biológica y otros factores.
El tipo de nivel III se basa principalmente en las características de vulnerabilidad y el grado de vulnerabilidad: las características de vulnerabilidad son posibles manifestaciones nocivas del agua, el suelo y los elementos ecológicos que se encuentran en un estado sensible e inestable. Se divide en características de vulnerabilidad al movimiento tectónico profundo (como terremotos, actividades volcánicas, etc.), características de vulnerabilidad a la acción dinámica superficial (como deslizamientos de tierra, colapsos, flujos de escombros, etc.), características especiales de vulnerabilidad a la interacción agua-roca (como hundimiento del loess, hundimiento del suelo, etc.), características regionales de vulnerabilidad de los cambios ambientales (como erosión del suelo, desertificación de la tierra, etc.) y otros aspectos (Tabla 10-1).
Tabla 10-1: Tabla breve de contenidos de clasificación multinivel de tipos geológico-ecológicos frágiles
El grado de vulnerabilidad se evalúa en función de la fuerza de ocurrencia de diferentes características de vulnerabilidad y sus desempeño integral ante riesgos. Debido a la evolución del entorno geológico y la influencia de las acciones humanas, las zonas geológicas y ecológicas frágiles están cambiando dinámicamente, y el alcance de las zonas frágiles se ha ampliado gradualmente en los últimos años a nivel nacional, la vulnerabilidad general del entorno geológico y ecológico. No es optimista.
2. Análisis integral de los ecosistemas geológicos regionales e investigación sobre estrategias de gobernanza ecológica.
El profesor Lin Nianfeng y otros publicaron la "Monografía "Investigación integral sobre geología ecoambiental de Occidente". Tarim Plain of Xinjiang" se centra en la relación entre los seres humanos y la tierra y toma como línea principal el equilibrio hídrico y del suelo, el equilibrio agua-sal y el equilibrio ecológico. Utiliza los principios de la ingeniería de sistemas y absorbe las teorías y métodos de las disciplinas relevantes para abrirse un nuevo camino Una nueva forma de llevar a cabo una investigación integral sobre la geología del medio ambiente ecológico, con nuevos conocimientos y avances en el desarrollo y utilización de los recursos hídricos, la salinización del suelo, la desertificación, la desertificación de los oasis, las enfermedades endémicas biogeoquímicas, la evaluación integral y la gestión integral de la geología del medio ambiente ecológico. calidad. Aprovechar los problemas geológicos ecológicos y ambientales destacados de la región, adoptar métodos de evaluación de un solo factor y de evaluación integral de múltiples factores, y utilizar una idea de sistema grande, de múltiples niveles, de múltiples objetivos y multifuncional para proporcionar soluciones científicas y específicas a los problemas ecológicos regionales. y problemas geológicos ambientales de acuerdo con.
El profesor Lu Yaoru, en su libro "Geología-Medio ambiente ecológico y desarrollo sostenible - Tomando las montañas kársticas del sur de China como ejemplo", cree que el ecosistema geológico es un espacio ecológico con el ser humano como cuerpo principal. El medio ambiente es geología- El medio ecológico incluye el medio ambiente compuesto de la litosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera. En otras palabras, el entorno geológico y ecológico del que dependen principalmente los humanos para sobrevivir se ve afectado de manera integral por la litosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera. Explicó la naturaleza dual del entorno geológico y ecológico desde la perspectiva de los recursos (es decir, elementos ambientales favorables y optimizados y elementos ambientales desfavorables y en deterioro), combinando así orgánicamente la geología y el entorno ecológico.
También discutió la calidad, capacidad y métodos de evaluación del entorno geológico-ecológico basados en el análisis de las condiciones básicas del entorno geológico y ecológico como los recursos hídricos, minerales, energéticos y biológicos en las zonas montañosas kársticas del sur.
El investigador Shi Jiansheng fue responsable de desarrollar la aplicación del sistema de información geográfica (SIG) en el análisis y evaluación del entorno ecológico (Shi Jiansheng et al., 1999). A partir de las necesidades de gestión de información y análisis dinámico espacial, este sistema proporciona inicialmente una base de modelo de datos para llevar a cabo análisis de índice de entorno geológico ecológico y análisis de modelo con procedimientos estándar bajo un marco de estructura de base de datos unificada. El sistema también incluye modelos de evaluación especializados (evaluación de la calidad del agua subterránea, evaluación de la calidad ambiental del suelo, predicción gris espacial de datos de secuencia dinámica, etc.), modelos de análisis espacial integral general y una serie de funciones auxiliares de análisis y procesamiento de datos. En particular, a través del desarrollo de modelos de análisis espacial integral, brinda a los usuarios la capacidad de modelar de forma independiente utilizando procesos convenientes de interacción persona-computadora en un marco de estructura de datos estándar, y proporciona un modelo espacial para sistemas complejos como el análisis del entorno geológico ecológico y evaluación. Un enfoque técnico ideal para el análisis.
3. Mapeo y compilación temática geológico-ecológica
En países extranjeros, la antigua Unión Soviética y algunos países de Europa del Este son los más utilizados en la investigación geológica y ecológica. La antigua Unión Soviética ha elaborado el "Mapa de formas y zonas de fragilidad ecológica de la Unión Soviética" (1:8 millones), el "Mapa de formas y zonas de fragilidad ecológica de Ucrania" (1:2,5 millones) y los Estados Unidos ha elaborado el "Mapa de las formas de fragilidad ecológica de los Estados Unidos" (1: 8 millones), pero los mapas americanos se centran en la contaminación medioambiental y tienen poca conexión con la geología. India también ha comenzado a trabajar en el "Mapa de situación ecológica de la India", que se centra en distinguir grupos de paisajes con diferentes combinaciones de problemas ecológicos y su vulnerabilidad. El patrón de vulnerabilidad ecológica y el mapa regional de la Unión Soviética es el primer intento de representar la situación ecológica de toda la ex Unión Soviética a finales de los años 1980. Basó su trabajo en mapas, materiales estadísticos y documentales, e información de primera mano obtenida en excursiones. También utilizó imágenes satelitales y tecnología cartográfica por computadora. El mapa también utiliza símbolos para representar diferentes entornos en diferentes regiones, como la contaminación del aire, la contaminación del agua, el agotamiento de los recursos hídricos, el proceso de deforestación, la degradación de los pastizales, la erosión del suelo, la salinización del suelo, la contaminación del suelo, etc. Ahora Rusia ha comenzado a compilar mapas ecológicos y geológicos a escala 1:200.000 y ha completado el 60% de su superficie terrestre. Actualmente, los expertos y académicos en el campo de la cartografía ecológica del Servicio Geológico Ruso están trabajando en dos direcciones similares: establecer datos cartográficos máximos reales (geología, geoquímica, hidrogeología, accidentes geográficos, consecuencias antropogénicas, etc.) y reflejar un mapa geológico geológico integral. del grado de cambio ambiental bajo las actividades humanas y los efectos naturales, estableciendo una serie de mapas de "elementos" o "factores" que reflejen los cambios en el medio geológico bajo la acción de uno u otros factores, así como una evaluación adjunta del mismo; arriba cambia la imagen compuesta. Rusia ya tiene una experiencia madura y un conjunto completo de métodos de estudio en cartografía geológica ecológica.
Nuestro país también ha desplegado y llevado a cabo estudios piloto geológico-ecológicos y proyectos cartográficos en los últimos años. Zou Lizhi, Hou Chuntang, Shi Jiansheng y otros, respectivamente, emprendieron tareas piloto de mapeo geológico-ecológico en diferentes regiones como la llanura nororiental, la llanura del norte de China y la meseta de Loess, tratando de explorar el contenido, los métodos y la forma de expresión de los resultados de una nueva ronda de mapeo de estudios geológicos y ecológicos en mi país, y ha logrado una serie de resultados graduales, y el primer lote de mapas geológicos y ecológicos de mi país se publicará pronto.
En términos de mapeo geológico-ecológico, Yang Qinye y otros del Instituto de Geografía de la Academia de Ciencias de China colaboraron con expertos de la ex Unión Soviética y utilizaron los métodos y principios proporcionados por los expertos soviéticos para compilar un mapa de formas frágiles y áreas críticas del entorno ecológico de China (1:10 millones).
4. Trabajo especializado en geología ecológica agrícola
En su libro "Investigación sobre grandes sistemas de plantas geotécnicas", el profesor Li Zhengji combina geoquímica, fisicoquímica del suelo, fisiología vegetal y bioquímica. ecología, etc. La integración constituye una nueva idea y método para estudiar el sistema de vectores roca-suelo-planta. Se llevó a cabo una investigación en profundidad principalmente sobre el entorno geológico agroecológico de los cultivos y los cultivos comerciales. Se destacó la conformidad de la logística, el flujo de energía y el flujo de información, proponiendo nuevos conceptos como la existencia de vectores y correlaciones en grandes sistemas de plantas geotécnicas, el papel de los recursos potenciales en sistemas de no equilibrio y la dinámica multidimensional. Las características de los grandes sistemas holográficos vectoriales son un avance importante en la geología agrícola y representan una importante dirección de investigación para la geoecología.
Shao Shixiong, Hou Chuntang y otros han realizado muchos trabajos prácticos en geología agrícola aplicada y han realizado sucesivamente investigaciones sobre el entorno geológico y la protección de la calidad de productos agrícolas especiales como el melocotón y la azufaifa dorada.
El Sr. Zhang Zonghu pronunció un discurso en el Simposio Académico Nacional sobre Geociencias Agrícolas de 1997. Él cree que el entorno natural se divide principalmente en dos categorías: entorno geológico y entorno ecológico. El entorno geológico es principalmente el entorno inorgánico y el entorno ecológico es el entorno orgánico. Por lo tanto, ha surgido una nueva dirección de investigación de la geología ecológica: la agrícola. geología ecológica. La geología ecológica agrícola es una disciplina que estudia toda la estructura, función e interacción de la producción humana-agrícola-entorno geológico. En otras palabras, se trata de estudiar la interacción entre el sistema agrícola ecológico y el entorno geológico bajo control humano, es decir, estudiar el proceso y mecanismo de interacción entre las actividades agrícolas como componente del ecosistema y el entorno geológico en el que se encuentran. donde se encuentra, y para lograr el objetivo del desarrollo sostenible bajo control humano. Señaló que el trabajo de geología agrícola de mi país se ha centrado en el estudio de los antecedentes geológicos agrícolas y la estructura ecológica agrícola, la investigación sobre la relación entre la producción agrícola a gran escala y la biogeoquímica, la relación entre la agricultura y la geología, el desarrollo de materias primas minerales agrícolas. , la prevención y el control de desastres geológicos y la contaminación ambiental agrícola, y la geología ecológica agrícola se han logrado avances en muchos aspectos, como la integración con la planificación geoeconómica. En el futuro, debemos fortalecer aún más la exploración y la investigación en profundidad. la intersección de la geociencia y la ciencia agrícola, estudiar el diseño de estructuras agrícolas a gran escala adecuadas para el entorno geológico regional de mi país y llevar a cabo enérgicamente geoquímica ecológica, investigación agrícola sobre el medio ambiente de los recursos hídricos y cuestiones geológicas ecológicas agrícolas regionales.
5. Investigación sobre evolución paleogeológico-ecológica y comparación regional
"Discutir el pasado con el presente" y "discutir el pasado con el presente" son ambos métodos científicos de investigación en geociencia. Investigación geológico-ecológica No es una excepción. Las condiciones geológicas y ecológicas actuales son el resultado del desarrollo de la historia geológica. El estudio de la evolución geológica y ecológica antigua puede permitirnos especular sobre las causas de la formación y las etapas de desarrollo del entorno geológico y ecológico actual a partir de los patrones cambiantes de la geología y la ecología. elementos en períodos geológicos y para predecir futuras condiciones geológicas y ecológicas en el medio ambiente. Muchos estudios existentes se basan en la comprensión y la mejora del entorno de vida actual y futuro, y se centran en extraer información sobre el cambio ecológico de los registros geológicos. El trabajo de investigación geológica en torno al cambio global refleja esta idea. Por lo tanto, se puede decir que la investigación en paleogeología-ecología también debería ser un campo importante de la geología-ecología, que es una encarnación concreta de la visión de la evolución dinámica de la geología-ecología. Muchos campos en esta área son áreas en las que la investigación en geociencias de mi país se encuentra entre las más avanzadas del mundo, como la investigación sobre la acumulación de loess, la evolución de los ríos antiguos (canales) y la paleohidrología, la investigación del paleokarst, etc.