Полная версия

Главная arrow Экология arrow ОСНОВЫ ГЕОЭКОЛОГИИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Гидросфера.

Гидросфера — самая жизненно важная геооболочка, связанная генетически с мантией, а через процессы круговорота воды — с литосферой, атмосферой и биоценозом. Кроме того, в формировании гидросферы участвует внешний источник воды из комет. В то же время Земля теряет воду, что происходит в процессе распада ее молекул под действием космического излучения и последующей диффузией водорода в космическое пространство.

Вместе с тем в целом объем гидросферы ежегодно увеличивается примерно на 0,5—1 км3. Однако при общем объеме воды на планете около 1,3 млрд м3 он практически стабилен. Мировые водный баланс и ресурсы приведены в табл. 1.2.

По данным публикации А. В. Смурова [14], круговорот воды на Земле — важнейшая особенность гидросферы. Круговорот воды создает основной механизм планетарного перераспределения вещества и энергии, объединяет в единое целое не только водные объекты, но и материки. В глобальном круговороте воды выделяют два звена: океаническое и материковое. Океаническое звено представляет собой многократный повторяющейся цикл: испарение с поверхности океана, перенос водяного пара над океанами — осадки на поверхность океана, океаническое течение и т.д. Материковое звено составляет: испарение с поверхности суши — перенос водяного пара — осадки на поверхность суши — поверхностный и подземный сток и т.д. (табл. 1.3).

Мировые водные ресурсы Земли (1974)

Виды природных вод

Площадь

Объем тыс. км3

Доля в мировых

ресурсах %

Средний период условного возобновления ресурсов воды

млн км3

% площади суши

от общих ресурсов воды

от ресурсов пресных вод

Вода на поверхности литосферы

Мировой океан

361

1 338 000

96,4

2650 лет

Ледники и постоянный снежный покров

16,25

10,9

25 780

1,86

70,2

9700 лет

Озера,

в том числе пресные

  • 2,1
  • 1,2
  • 1,4
  • 0,8
  • 176
  • 91
  • 0,013
  • 0,007

0,25

17 лет

Водохранилища

0,4

0,3

6

0,0004

0,016

52 дня

Вода в реках

-

-

2

0,0002

0,005

19 дней

Вода в болотах

2,7

1,8

11

0,0008

0,03

5 лет

Вода в верхней части литосферы

Подземные воды, в том числе пресные

23 400

1,68

1400 лет

Подземные льды

-

-

10 530

0,76

28,7

Зоны многолетне- мерзлых пород

2,1

14

300

0,022

0,82

10 000 лет

Вода в атмосфере и организмах

Вода в атмосфере

13

0,001

0,04

8 дней

Вода в организмах

1

0.0001

0,003

Несколько часов

Общие ресурсы воды, в том числе пресной

1 387 689 36 730

  • 100
  • 2,65

100

:

1.2. Строение и процессы космосферы и геосфер

Средний годовой баланс Земли

Часть

Земли

Площадь, в млн км2

Осадки

Испарение

Речной сток

Ледниковый

сток

Подземный

сток

Суммарный

сток

тыс. км3

мм

тыс. км3

мм

тыс. км3

мм

тыс. км3

мм

тыс. км3

мм

тыс. км3

мм

Весь земной шар

510

577

ИЗО

577

ИЗО

Мировой

океан

361

458

1270

505

1400

41,7

116

3,0

8

2,2

6

47,0

130

Суша,

149

119

800

72

485

41,7

280

3,0

20

2,2

15

47,0

315

в том числе: области внешнего стока

119

110

924

63

529

41,7

350

3,0

25

2,2

19

47,0

395

области внутреннего стока

30

9

300

9

300

Глава 1. Основы геоэкологии

Примечание: составляющие водного баланса выражены в объемных единицах (км3) и в толщине слоя (мм) воды, вычисляемой к площади суши или океана.

По площади распространения и объему Мировой океан по праву называют водной оболочкой Земли. Протекающие в нем глобальные прцессы (морские течения, приливы, отливы) обусловлены как внешними факторами, так и внутренними. Морские течения функционируют под действием постоянных ветров, плотностых и температурных состояний океанических вод. При этом отмечается взаимообусловленность этих процессов (рис. 1.6).

Под действием ветра и землетрясений возникают также различной интенсивности волновые локально ограниченные процессы. Приливы и отливы вызываются притяжениями водной оболочки, Луной, Солнцем и вращением Земли. Приливные взаимодействия Земли с Луной вдвое сильнее, чем с Солнцем.

Вода, образующая гидросферу, обладает удивительными свойствами, обусловливающими специфику геоэкологических процессов, влияющих на биоценоз в целом, и в особенности на жизнь водных обитателей, называемых гидро- бионтами.

Согласно А. В. Смурову [14], выделяются две группы свойств воды: аномальная и экстремальная. Аномальная группа объединяет точки фазовых переходов (температуры замерзания и кипения, вариации плотностей и тепловое расширение). В экстремальной группе рассматриваются теплофизические свойства воды (теплота плавления, теплота испарения), а также высокое поверхностное натяжение и растворяющая способность.

Точки фазовых переходов воды (Н20) отличаются от других водородных соединений VI группы Периодический системы (серы, селена и теллура). Аномальный от этих соединении сдвиг температур составляет: замерзание воды — на 90°С, а кипения — на 170°С, что предопределяет сосуществование трех фазовых состояний и соответственно этому наличие на Земле океанов, ледников, рек, пресных водоемов. Аномальное тепловое расширение связанно с тем, что жидкая вода имеет наибольшую плотность не при переходе ее в твердое состояние (0°С), а при +4°С. Плотность воды в твердой фазе меньше, чем в жидкой, на 10%. Эта аномалия приводит к тому, что пресные водоемы не переохлаждаются, поскольку вода с температурой 4°С опускается на глубину, а образующийся на поверхности лед не тонет.

Система поверхностных течений Мирового океана в зимний период

Рис. 1.6. Система поверхностных течений Мирового океана в зимний период:

1 — теплое течение; 2 — холодное течение; 3 — области развития вторичных муссонов; 4 — области развития

тропических циклонов [37]

Теплоемкость воды, теплота плавления и теплота испарения воды — самые высокие из всех природных образований. Теплоемкость воды в 4000 раз больше теплоемкости воздуха, благодаря чему Мировой океан является глобальным накопителем тепла. Теплосодержание трехметрового слоя океана равно теплосодержанию всей атмосферы.

При процессах таяния льда и испарения расходуется огромное количество тепла, переходящего в скрытую энергию, преобразуемую в реальное тепло при обратных процессах конденсации водяного пара и образования льда. Такие процессы в водоемах сглаживают температурные колебания.

Поверхностное натяжение — это свойство, определяющее упругость и близкую к сферической форму капельной воды, а также смачиваемость. Указанные свойства могут привести к размыву дождевыми каплями почв и грунтов. В то же время благодаря поверхностному натяжению осуществляется подъем воды по порам и капиллярам, происходит регулирование обмена теплом и микрокомпонентами между океаническими волнами и атмосферой.

Растворяющая способность воды выражается ее минерализацией (мгл/л, г/л) или содержанием растворенных веществ в г/кг или в промилле (%, %о), определяет соленость воды. Природные воды по содержанию солей (%о) подразделяют на:

  • • пресные — менее 1, что соответствует верхнему пределу питьевой воды;
  • • солоноватые — 1—24,7;
  • • соленые — 24,7—45 (не имеют аномалии термического расширения).

При испарении водяной пар переходят в молекулы воды, а вещества остаются в жидкой фазе. На этом основан процесс получения чистой воды путем дистилляции. Отдача в атмосферу водяного пара с какой-либо поверхности иод действием температуры называют испаряемостью. Атмосферный воздух может быть в ненасыщенном или насыщенном водяным паром состоянии. Момент этого перехода называют точкой росы. С ее наступлением происходит конденсация водяных паров, а при отрицательных температурах — их сумблимациЯу т.е. переход в кристаллики льда и снега. Процессы конденсации и сублимации водяного пара приводят к образованию облаков и выпадению атмосферных осадков. При льдообразовании также происходит природная очистка воды, поскольку растворенные вещества не входят в кристаллическую решетку льда.

Более подробно о роли указанных свойств воды и связанных с ними геоэкологических процессов в сфере жизни на планете см. гл. 2.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>