И.Ф. Рассашко,
О.В. Ковалева, А.В. Крук
Общая экология
Тексты лекций для студентов специальности 1-33 01 02 «Геоэкология». – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2010. – 252 с.
Раздел 3. Прикладная экология
Лекция 15. Экология гидросферы
15.1. Состав гидросферы и круговорот воды
Гидросфера включает (М.И. Львович, 1974): воды
Мирового океана (на их долю приходится 97–98%
воды), реки, озера, подземные воды, атмосферную и почвенную влагу, ледники.
Общий запас воды на Земле равен 1,385 млрд. км3, а объем пресных вод
составляет около 30 млн. км3 (2–3% от
общего объема гидросферы).
Дуют ветры и вместе с ними на материк тянутся темные
тучи, несущие дождь. Начинается большой круговорот воды – испарившиеся с
поверхности океана водные массы, сконденсировавшись в облака, несутся на сушу.
Здесь они выпадают то проливными, то моросящими дождями, то снегом, то градом.
Проходя через атмосферу, капли воды захватывают и растворяют в себе кислород,
углекислоту, различные минеральные вещества из загрязненных слоев атмосферы. До
Земли доходит не химически чистая вода, а вода с большим или меньшим
количеством минеральных веществ и газов, а также с бактериями, покоящимися
спорами разных организмов. Дождевая или весенняя талая вода впитывается в
почву, частично фильтруется, а то и обогащается различными растворимыми
веществами минеральной и органической природы. В дальнейшем происходит поворот
в круговороте – вода шаг за шагом движется обратно через родники, ручьи, реки в
океан. Кроме большого круговорота воды, на материках непрерывно происходят
малые круговороты. Вода, испаряясь с водных зеркал озер, с болот, лугов и
лесов, собирается туманами и ложится росами на землю или выпадает небольшими
дождями (рисунок 15.1).
И в малом, и в большом
круговоротах велика роль водных организмов. Подземные воды, приближаясь к
поверхности, все более и более населяются бактериями. Когда вода выйдет на
поверхность и образует водотоки и скопления стоячей воды, она заселяется
водорослями, высшими водными растениями,
животными. Биологический фактор становится мощным аппаратом метаморфизации
химического состава воды. В океанах, морях, поверхностных водах в результате
действия бактерий, водорослей, животных
многие вещества, принесенные реками и подземным стоком, превращаются в тела и
раковины организмов, а после их смерти откладываются на дне, образуя осадочные
породы.
Рисунок 15.1 – Круговорот
воды в глобальном масштабе
Биологический круговорот воды. Животные находят необходимую для
них воду в питье и пище. Растения используют атмосферную воду или берут ее из
почвы. Живые существа выделяют воду с продуктами обмена, путем транспирации,
легочного и кожного дыхания, при потении. Явления кожного дыхания нельзя путать
с потением. Первое представляет собой подобие испарения, диффузию паров воды
через роговидные слои кожи. У человека количество воды, выносимое таким образом
с поверхности кожи и испаряемой, составляет более 0,5 л в сутки. При физиологическом процессе потения происходит
испарение воды в результате работы потовых желез. Человек в умеренном климате в
тени выделяет 1–1,5 л пота в сутки. Выделение паров воды при дыхании (0,3–0,4 л в сутки) у человека обеспечивает удаление углекислого газа, а с метаболической «отработавшей»
водой удаляются из организма конечные продукты обмена, вредные вещества. Вода, выделяемая организмами, не теряется
бесследно. Та ее часть, которая выделяется при дыхании и транспирации,
возвращается непосредственно в атмосферу, а «отработанная» вода поступает в
водоемы и почву. Необходимо указать и на воду, которая потребляется при фотосинтезе.
Ежегодная потребность растений в воде при фотосинтезе составляет примерно 65 1010 т. Это значит,
что количества воды, необходимого только для процесса фотосинтеза, достаточно
на два миллиона лет. Такой срок совершенно незначителен с позиции геологической
истории Земли. Однако запас воды непосредственно возобновляется, благодаря
круговороту воды в природе. Вода в реках полностью меняется каждые 12 суток, а
это значит, что при общем одновременном объеме рек 1,2 тыс. км3, за год
сток речных вод составляет 36 тыс. км3. Для обновления паров
атмосферы требуется 9 суток, но огромный объем воды в Мировом океане
возобновляется медленно – каждые 2600 лет, подземные глубинные воды
возобновляются в течение миллионов лет. Общий круговорот воды на Земле
осуществляется за два миллиона лет. Круговорот воды можно образно сравнить с
вечным двигателем, который ритмично и беспрерывно качает воду из океана на материки
и обратно в течение сотен миллионов и миллиарды лет. Замечательной особенностью
этого отработанного механизма является то, что он не только подает воду, но и
очищает ее от всевозможных примесей. Таким образом, природа позаботилась о
безупречном аппарате для снабжения водой всего живого на Земле.
|