**Введение** Физиологическая геология представляет собой междисциплинарное направление, объединяющее принципы геологии, биологии и экологии с целью изучения взаимодействия геологических процессов и живых организмов. В последние десятилетия данная область науки приобрела особую актуальность в связи с необходимостью комплексного анализа влияния антропогенных и природных факторов на литосферу и биосферу. Современные методы физиологической геологии позволяют не только оценивать динамику геологических систем, но и прогнозировать их изменения под воздействием биотических и абиотических компонентов. Активное развитие технологий, включая дистанционное зондирование, геоинформационные системы (ГИС) и молекулярно-генетические исследования, существенно расширило возможности изучения физиолого-геологических процессов. Например, применение спектроскопии и изотопного анализа позволяет точно идентифицировать биогенные минералы и их роль в формировании осадочных пород. Одновременно методы математического моделирования способствуют прогнозированию эволюции экосистем в условиях изменяющегося климата и техногенной нагрузки. Важным аспектом современных исследований является изучение микробно-минеральных взаимодействий, которые играют ключевую роль в биогеохимических циклах. Микроорганизмы участвуют в трансформации горных пород, формировании почв и даже в образовании месторождений полезных ископаемых. Новейшие методы, такие как метагеномный анализ и электронная микроскопия высокого разрешения, открывают перспективы для детального изучения этих процессов на молекулярном уровне. Целью настоящего реферата является систематизация современных методов физиологической геологии, оценка их эффективности и определение перспективных направлений исследований. Особое внимание уделяется интеграции традиционных геологических подходов с инновационными биотехнологическими и компьютерными методами. Анализ существующих методик позволит выявить ключевые тенденции в развитии данной научной дисциплины и обозначить её роль в решении глобальных экологических и геологических проблем. Таким образом, физиологическая геология, опираясь на современные технологии, продолжает развиваться как важное направление науки, способствующее углублённому пониманию взаимосвязей между геосферами и живыми организмами. Дальнейшее совершенствование методов исследования открывает новые возможности для прогнозирования и управления природными процессами в условиях антропогенного воздействия.

Геофизические поля Земли представляют собой совокупность физических параметров, характеризующих состояние и динамику земных недр, литосферы, гидросферы и атмосферы. Изучение этих полей осуществляется с применением комплекса современных методов, основанных на регистрации и анализе естественных и искусственно возбуждаемых физических сигналов. Среди ключевых направлений выделяются гравиметрия, магнитометрия, сейсмические исследования, электроразведка и термометрия, каждый из которых обладает уникальными возможностями в контексте решения задач физиологической геологии. Гравиметрические методы базируются на измерении вариаций гравитационного поля, обусловленных неоднородностью плотности горных пород. Современные гравиметры, включая сверхточные квантовые приборы, позволяют фиксировать аномалии с точностью до 10⁻⁹ м/с². Анализ гравитационных данных применяется для выявления глубинных структур, таких как мантийные плюмы, рифтовые зоны и месторождения полезных ископаемых. Спутниковая гравиметрия (например, миссии GRACE и GOCE) обеспечивает глобальный мониторинг изменений гравитационного поля, связанных с тектоническими процессами и климатическими факторами. Магнитометрические исследования направлены на изучение магнитного поля Земли и его аномалий, возникающих из-за неоднородного распределения ферромагнитных минералов. Высокоточные магнитометры, включая протонные и оптические датчики, фиксируют вариации напряжённости поля с разрешением до 0,01 нТл. Магнитные аномалии используются для картирования разломов, определения возраста пород и поиска рудных месторождений. Особое значение имеет палеомагнитный анализ, позволяющий реконструировать историю геодинамических процессов на основе остаточной намагниченности горных пород. Сейсмические методы занимают центральное место в изучении внутреннего строения Земли. Активная сейсморазведка предполагает возбуждение искусственных волн (взрывы, вибраторы) с последующей регистрацией их отражений и преломлений сейсмоприёмниками. Пассивные методы, такие как сейсмическая томография, используют естественные источники (землетрясения) для построения трёхмерных моделей литосферы и мантии. Современные алгоритмы обработки данных, включая методы машинного обучения, значительно повысили разрешающую способность сейсмических изображений. Электроразведочные методы основаны на измерении удельного электрического сопротивления, поляризуемости и других электромагнитных параметров горных пород. Технологии, такие как магнитотеллурическое зондирование (МТЗ) и метод вызванной поляризации (ВП), позволяют исследовать глубинные структуры до сотен километров. Эти методы особенно эффективны при поиске гидротермальных систем, нефтегазовых залежей и зон тектонической активности. Термометрические исследования фокусируются на изучении теплового потока и температурного режима земных недр. Термометры скважинного типа и спутниковые инфракрасные сенсоры обеспечивают мониторинг тепловых аномалий, связанных с вулканической деятельностью, гидротермальными процессами и антропогенным воздействием. Анализ термодинамических данных способствует пониманию механизмов теплопереноса в литосфере и прогнозированию геотермальных ресурсов. Интеграция перечисленных методов в рамках комплексных геофизических исследований позволяет получать многокомпонентные модели строения

и динамики Земли, что является основой для решения фундаментальных и прикладных задач физиологической геологии.

Биогеохимические индикаторы играют ключевую роль в физиологической геологии, позволяя оценивать взаимодействие живых организмов с геологической средой и выявлять адаптационные механизмы биоты к изменяющимся условиям. Эти индикаторы представляют собой химические элементы, изотопы или молекулярные маркеры, накопление или трансформация которых отражает физиологические процессы в экосистемах. Их анализ даёт возможность реконструировать палеоусловия, прогнозировать изменения в современных биогеоценозах и выявлять антропогенное воздействие на природные системы. Одним из наиболее информативных биогеохимических индикаторов являются стабильные изотопы углерода (δ¹³C) и азота (δ¹⁵N), широко применяемые для изучения трофических цепей и циклов биогенных элементов. Изотопный состав органического вещества отражает особенности метаболизма автотрофов, например, различия между С3- и С4-растениями, что позволяет реконструировать палеоклиматические условия. Анализ δ¹⁵N в донных отложениях помогает определить исторические изменения в продуктивности водоёмов и влиянии эвтрофикации. Кроме того, изотопные соотношения используются для идентификации источников загрязнения, таких как сельскохозяйственные стоки или промышленные выбросы. Важное место среди биогеохимических маркеров занимают микроэлементы, включая тяжёлые металлы (Cd, Pb, Hg) и редкоземельные элементы (La, Ce, Nd). Их аккумуляция в тканях организмов или осадочных породах служит индикатором геохимических аномалий и токсикологической нагрузки. Например, повышенные концентрации кадмия в почвах часто связаны с деятельностью горнодобывающих предприятий, тогда как накопление ртути в донных отложениях свидетельствует о загрязнении гидросферы. Биомониторинг с использованием растений-гипераккумуляторов, таких как Arabidopsis halleri, позволяет картографировать зоны загрязнения и оценивать эффективность ремедиационных мероприятий. Особый интерес представляют молекулярные биомаркеры, такие как липиды, пигменты и ДНК, сохраняющиеся в геологических образцах. Анализ остатков хлорофилла и каротиноидов в озёрных отложениях помогает восстановить историю фитопланктонных сообществ, а обнаружение древних ДНК (аДНК) в вечной мерзлоте или пещерах позволяет реконструировать состав вымерших экосистем. Липидные биомаркеры, например алканы и стераны, используются для идентификации источников органического вещества и изучения процессов его трансформации в осадочных бассейнах. Применение биогеохимических индикаторов требует комплексного подхода, включающего методы масс-спектрометрии, хроматографии и молекулярной биологии. Современные технологии, такие как ICP-MS (масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой) и Next-Generation Sequencing (NGS), значительно расширяют возможности анализа, позволяя детектировать следовые концентрации элементов и реконструировать сложные биогеохимические циклы. Однако интерпретация данных должна учитывать влияние диагенетических процессов, способных модифицировать первичные сигналы. Таким образом, биогеохимические индикаторы служат мощным инструментом физиологической геологии, обеспечивая интеграцию биологических и геологических данных. Их использование способствует решению фундаментальных и прикладных задач, от реконструкции эволюции

биосферы до мониторинга экологических рисков в условиях глобальных изменений.

Дистанционное зондирование представляет собой один из наиболее перспективных методов современной физиологической геологии, позволяющий получать данные о геологических структурах и процессах без непосредственного контакта с изучаемым объектом. Этот метод основан на регистрации электромагнитного излучения, отражённого или излучаемого земной поверхностью, с использованием аэрокосмических платформ. Технологии дистанционного зондирования включают спектральный, радиолокационный, лидарный и тепловой анализ, каждый из которых обладает уникальными возможностями для решения задач геологического картирования, мониторинга динамики литосферных процессов и выявления полезных ископаемых. Спектральное зондирование в видимом, ближнем инфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах позволяет идентифицировать минералогический состав пород по их спектральным подписям. Мульти- и гиперспектральные снимки, получаемые спутниками Landsat, Sentinel-2 и другими, обеспечивают высокое пространственное и спектральное разрешение, что критически важно для дифференциации геологических формаций. Например, гидроксилсодержащие минералы, такие как глины и карбонаты, обладают характерными полосами поглощения в определённых спектральных диапазонах, что делает возможным их картографирование даже в труднодоступных регионах. Радиолокационная интерферометрия (InSAR) является ключевым инструментом для мониторинга деформаций земной поверхности, вызванных тектоническими движениями, оползнями или добычей полезных ископаемых. Метод основан на анализе фазовых различий между последовательными радиолокационными изображениями, что позволяет фиксировать смещения с точностью до миллиметров. Данные спутников Sentinel-1 и ALOS-2 широко применяются для оценки сейсмических рисков и прогнозирования геодинамических явлений. Лидарные технологии (Light Detection and Ranging) обеспечивают высокоточное трёхмерное моделирование рельефа за счёт импульсного лазерного сканирования. Это особенно актуально для изучения карстовых процессов, эрозии и вулканических форм рельефа, где традиционные методы топографической съёмки недостаточно эффективны. Лидарные данные, полученные с беспилотных летательных аппаратов или самолётов, позволяют выявлять микроформы рельефа, связанные с тектоническими разломами или подповерхностными полостями. Тепловое зондирование используется для анализа термических аномалий, связанных с вулканической активностью, гидротермальными системами или подземными пожарами. Спутниковые сенсоры, такие как ASTER и MODIS, регистрируют тепловое излучение в среднем и дальнем инфракрасном диапазонах, что позволяет оценивать температурные градиенты и тепловые потоки в геологически активных зонах. Интеграция данных дистанционного зондирования с геоинформационными системами (ГИС) и машинным обучением открывает новые возможности для автоматизированного анализа больших массивов геологической информации. Алгоритмы классификации и кластеризации на основе нейронных сетей повышают точность интерпретации снимков, сокращая временные затраты на полевые исследования. Таким образом, дистанционное зондирование не только дополняет традиционные методы геологии, но и формирует основу для создания цифровых моделей литосферных процессов в режиме

реального времени.

представляет собой перспективное направление, объединяющее методы физиологии и геологии для изучения динамики литосферных явлений. Современные исследования демонстрируют, что физиологические данные, такие как биохимические маркеры, изотопные соотношения и микроэлементный состав биогенных материалов, могут служить индикаторами палеоусловий и процессов, происходивших в геологическом прошлом. Например, анализ роста колец деревьев (дендрохронология) позволяет реконструировать климатические изменения, которые, в свою очередь, коррелируют с тектонической активностью и седиментационными циклами. Важным аспектом является применение физиологических моделей для интерпретации геохимических данных. Так, изотопный состав кислорода в карбонатных отложениях, формирующихся при участии живых организмов, отражает температурный режим и солёность водной среды в прошлом. Эти данные интегрируются в численные модели, позволяющие прогнозировать эволюцию осадочных бассейнов или изменения уровня моря. Кроме того, физиологические параметры, такие как скорость метаболизма древних организмов, реконструируемые по морфологии ископаемых остатков, используются для оценки палеотемператур и продуктивности экосистем, что существенно дополняет традиционные геологические методы. Особое значение имеет моделирование биоминерализации — процесса, в ходе которого живые организмы формируют минеральные структуры (раковины, скелеты). Физиологические механизмы этого процесса, изучаемые на молекулярном уровне, позволяют объяснить вариации состава и текстуры биогенных пород. Например, изменения в концентрации кальция и магния в раковинах моллюсков коррелируют с флуктуациями химического состава морской воды, что используется для реконструкции палеоокеанологических условий. Перспективным направлением является также применение машинного обучения для анализа больших массивов физиологических и геологических данных. Алгоритмы искусственного интеллекта позволяют выявлять скрытые закономерности, связывающие биологические сигналы с геодинамическими процессами, такими как вулканическая активность или эрозия. Таким образом, интеграция физиологических данных в геологическое моделирование открывает новые возможности для понимания сложных взаимодействий между биосферой и литосферой, что особенно актуально в контексте современных климатических изменений и антропогенного воздействия на геологические системы.

В заключение следует отметить, что современные методы физиологической геологии представляют собой комплексный междисциплинарный подход, объединяющий достижения геологии, биологии, химии и физики для изучения взаимодействия живых организмов с геологической средой. Развитие таких методов, как биогеохимический анализ, изотопная геохимия, молекулярно-генетические исследования и компьютерное моделирование, позволило значительно углубить понимание процессов биоминерализации, формирования осадочных пород и эволюции экосистем в геологическом времени. Особое значение приобретают методы, направленные на изучение экстремофильных организмов, чья жизнедеятельность непосредственно влияет на геохимические циклы и формирование специфических минеральных ассоциаций. Современные технологии, включая спектроскопию высокого разрешения, томографию и методы машинного обучения, обеспечивают высокую точность интерпретации данных, что способствует выявлению ранее неизученных механизмов биогеохимических взаимодействий. Применение этих методов в палеонтологии, почвоведении и экологической геологии демонстрирует их универсальность и эффективность. Однако остаются актуальными вопросы стандартизации методик, а также интеграции данных, полученных разными способами, для построения целостных моделей геобиологических процессов. Перспективы дальнейших исследований связаны с углублённым изучением микробно-минеральных взаимодействий, разработкой новых биоиндикаторов геологических процессов и расширением применения дистанционного зондирования. Учитывая возрастающую антропогенную нагрузку на биосферу, физиологическая геология приобретает особую значимость в решении задач устойчивого природопользования и прогнозирования изменений геологической среды. Таким образом, совершенствование методов данной научной дисциплины открывает новые возможности для понимания фундаментальных закономерностей эволюции Земли и её биоты.