Гидросфера земли - это водная оболочка Земли.

Введение

Земля окружена атмосферой и гидросферой, которые заметно отличаются, но при этом дополняют друг от друга.

Гидросфера возникла на ранних этапах формировании Земли, как и атмосфера, повлияв на все процессы жизнедеятельности, функционирования экологических систем, определив возникновение многих видов животных.

Что такое гидросфера

Гидросфера в переводе с греческого языка означает водный шар или водная оболочка земной поверхности. Данная оболочка имеет непрерывный характер.

Где находится гидросфера

Располагается гидросфера между двумя атмосферой – газовой оболочкой планеты Земля, и литосферой – твердой оболочкой, под которой подразумевают сушу.

Из чего состоит гидросфера

Гидросфера состоит из воды, которая по химическому составу отличается и представлена в трех различных состояниях – твердой (лед), жидкой, газообразной (пары).

В состав водной оболочки Земли входят океаны, моря, водоемы, которые могут быть солеными или пресными (озера, пруды, реки), ледники, фьорды, ледяные шапки, снег, дождь, атмосферная вода, и жидкость, протекающая в живых организмах.

Доля морей и океанов в гидросфере равна 96%, еще 2% – это подземные воды, 2% приходятся на долю ледников, а 0,02 процента (очень незначительная доля) – это реки, болота и озера. Масса или объем гидросферы постоянно меняется, что связанно с таянием ледников и уходом значительных участков суши под воды.

Объем водной оболочки равен 1,5 миллиардам километрам кубических. Масса будет постоянно увеличиваться, учитывая количество вулканических извержений и землетрясений. Большую часть гидросферы составляют океаны, образующие Мировой океан. Это самый большой и соленый водоем на Земле, в котором процент солености достигает 35%.

По химическому составу воды океанов содержат все известные элементы, которые расположены в таблице Менделеева. Суммарная часть натрия, хлора, кислорода и водорода достигает почти 96%. В состав коры океана входят базальтовый и осадочный слои.

К гидросфере относятся и подземные воды, которые также отличаются по химическому составу. Иногда солевая концентрация достигает 600%, и в них присутствуют газы и производные компоненты. Самыми важными из них являются кислород и углекислый газ, который потребляют растения в океане во время процесса фотосинтеза. Он необходим для формирования известняковых пород, кораллов, ракушек.

Огромное значение для гидросферы имеют пресные воды, часть которых в общем объеме оболочки равно почти 3%, из которых 2,15% – хранятся в ледниках. Все составляющие гидросферы связаны между собой, находясь в больших или маленьких оборотах, что позволяет воде проходить процесс полного обновления.

Границы гидросферы

Воды Мирового океана охватывают территорию в 71% Земли, где средняя глубина составляет 3800 метров, а максимальная – 11022 метра. На поверхности суши расположены так называемые континентальные воды, которые обеспечивают всю жизнедеятельность биосферы, водоснабжения, обводнения и орошения.

Гидросфера имеет нижнюю и верхнюю границы. Нижняя проходит по так называемой поверхности Мохоровичича – земной коры на дне океана. Верхняя граница располагается в самых верхних слоях атмосферы.

Функции гидросферы

Вода на Земле имеет важное значение для людей и природы. Проявляется это в следующих признаках:

• Во-первых, вода является важным источником минералов и сырья, поскольку люди используют воду чаще, чем уголь и нефть;
• Во-вторых, обеспечивает взаимосвязи между экологическими системами;
• В-третьих, выступает механизмом, который переносит биоэнергетические экологические циклы, имеющие глобальное значение;
• В-четвертых, входит в состав всех живых существ, которые живут на Земле.

Вода становится для многих организмов средой зарождения, а потом дальнейшего развития и формирования. Без воды невозможно развитие суши, ландшафтов, карстовых и склоновых пород. Кроме того, гидросфера способствует транспортировке химических веществ.

• Водный пар исполняет роль фильтра, против проникновения на Землю радиационных лучей с Солнца;
• Водный пар на суше помогает регулировать температурный режим и климат;
• Поддерживается постоянная динамика движения вод океана;
• Обеспечивается стабильный и нормальный кругооборот на всей планете.

• Каждая часть гидросферы участвует в процессах, которые протекают в геосфере Земли, к которым относятся вода в атмосфере, на суше и под землей. В самой атмосфере, в виде пара находится больше 12 триллионов тонн воды. Пар восстанавливается и обновляется, благодаря конденсации и сублимации, переходя в облака, туман. При этом происходит выделение значительного количества энергии.
• Воды, располагающиеся под землей и на суше, делятся на минеральные и термальные, что используется в бальнеологии. Кроме того, эти свойства действуют рекреационно как на человека, так и на природу.

Гидросфера – водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды (табл.1).

Таблицы 1 – Распределение водных масс в гидросфере Земли

Часть гидросферы	Объем воды, тыс. км 3	Доля в общем объеме вод, %
Мировой океан	1 370 000	94,1
Подземные воды	60 000
Ледники	24 000
Озера		0,02
Вода в почве		0,01
Пары атмосферы		0,001
Реки		0,0001

Вода на Земле присутствует во всех трех агрегатных состояниях, однако наибольший объем ее приходится на жидкую фазу, которая весьма значима для формирования других особенностей планеты. Весь природный водный комплекс функционирует как
единое целое, находясь в состоянии непрерывного движения, развития и обновления. Поверхность Мирового океана, занимающая около 71% земной поверхности, расположена между атмосферой и литосферой. Поперечник Земли, т.е. ее экваториальный диаметр, составляет 12 760 км, а средняя глубина океана в его современном ложе – 3,7 км. Следовательно, толщина слоя воды в жидком состоянии в среднем составляет лишь 0,03% земного диаметра. В сущности, это тончайшая водяная пленка на поверхности Земли, но, как озоновый защитный слой, играющая исключительно важную роль в биосферной системе.

Без воды не могло бы быть человека, животного и растительного мира, так как большинство растений и животных состоит в основном из воды. Кроме того, для жизни необходимы температуры в диапазоне от 0 до 100° С, что соответствует температурным пределам жидкой фазы воды. Для многих живых существ вода служит средой обитания. Таким образом, главнейшей особенностью гидросферы является изобилие жизни в ней.

Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство средней планетарной температуры атмосферы, а с другой – за счет фитопланктона продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы.

Водная среда используется для лова рыбы и других морепродуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (марганца, никеля, кобальта) и нефти, перевозки грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например выработки электроэнергии
и т.п.

Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Простота процесса затопления по сравнению с другими видами захоронения, недоступность глубин для человека и кажущаяся изолированность воды привели к тому, что человечество активно использует водную среду для сброса отходов производства и потребления. Интенсивное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениям ее геофизических параметров, губит водные экосистемы и потенциально опасно для человека.

Экологическая угроза гидросфере поставила перед международным сообществом задачу принятия срочных мер по спасению среды обитания человечества. Их особенностью является то, что ни одно государство в отдельности даже с помощью строгих мер не способно справиться с экологической угрозой. Поэтому необходимо международное сотрудничество в этой области, принятие оптимальной экологической стратегии, включающей концепцию и программу совместных действий всех стран. Эти меры должны соответствовать принципам современного международного права.

2. ЭКОЛОГО – ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ГИДРОСФЕРЫ

Анализ биоэкономики морей и океанов включает несколько методических аспектов определения количественных и качественных характеристик биоресурсов, условий их использования в народнохозяйственном комплексе. Результаты этого анализа являются основой разработки или совершенствования экономико-организационной системы управления рациональным использованием биоресурсов. Управляемая биоэкономическая система океанов включает множество определяющих и результирующих эколого — экономических показателей, параметров их взаимосвязей и взаимозависимостей. Уровень управляемости биоэкономической системой определяется главным образом изученностью процессов и явлений на каждом иерархическом уровне (международный, межгосударственный и региональный), наличием межгосударственных соглашений по рациональному использованию ресурсов морей и океанов и их охране.

Рациональное использование биоресурсов гидросферы в общем плане можно рассматривать как систему общественных мероприятий правового, хозяйственно-экономического, экономического и научно-нормированного характера, определяемых необходимостью планомерного поддержания и воспроизводства промысловых биоресурсов, а также как надежную охрану природных условий и водной среды их обитания.

За прошедшую вековую историю хозяйствования человечество сформировало понимание необходимости бережного отношения к использованию природных ресурсов. В последние десятилетия усиленно разрабатываются разнообразные оценочные подходы к созданию системы программных мероприятий по охране земельных, водных, лесных и других ресурсов.

При комплексном подходе к исследованию экономики и экологии освоения ресурсов Мирового океана следует использовать программное планирование рационального природопользования. В настоящее время Мировой океан со своими ресурсами выступает в виде научно-производственного базиса для обеспечения крупномасштабного рационального использования живых ресурсов гидросферы. Наиболее существенным разделом в освоении биологических ресурсов Мирового океана является их биоэкономическая оценка (особенно рыбных ресурсов).

Биоэкономическая оценка ресурсов гидросферы иногда осуществляется с использованием кадастра. Однако следует отметить принципиальное отличие использования биоэкономического кадастра в Российской Федерации от его использования в некоторых других странах. В нашей стране в принятых земельных законодательствах выделен специальный раздел «Государственный земельный кадастр», в котором указывается, что для обеспечения рационального использования земельных ресурсов кадастр должен содержать совокупность необходимых сведений о природном, хозяйственном и правовом положении земель, бонитировке почв и экономической оценке земель.

Отличительная особенность биоэкономического кадастра от земельного состоит в том, что его свод, обработка гидрологических, физико-химических характеристик, а также видовой состав живых ресурсов гидросферы более строго централизованы в официальных документах. Формирование и использование биоэкономического кадастра гидросферы находится на высоком уровне, позволяющем широко применять информационные системы обработки данных и создавать банки данных.

В общем понимании под биоэкономическим кадастром подразумевается значительная совокупность документов, в которых в упорядоченном виде в общегосударственном или региональном разрезах систематизируется необходимая информация о конкретных видах водных биоресурсов и среде их обитания, природных, правовых и экономико-организационных условиях их хозяйственного использования.

Главные задачи биоэкономического кадастра - обобщение и приближение к объективности имеющихся сведений о распределении, условиях обитания и запасах конкретных видов гидросферы, об условиях хозяйственной деятельности и эксплуатации в интересах максимального удовлетворения потребностей общества в пищевой и непищевой продукции. Биоэкономический кадастр выступает как рекомендательный, а иногда как директивный документ, обеспечивающий функции народнохозяйственного управления, связанного с освоением, использованием, охраной и воспроизводством водных биоресурсов.

Биоэкономический кадастр морей и океанов функционально обеспечивает следующие основные мероприятия:

1) учет и эколого — экономическое прогнозирование запасов, распределение и состояние конкретных видов биоресурсов в национальных и международных водах;

2) эколого — экономическое прогнозирование и планирование деятельности отечественной рыбной и другой промышленности в отношении рационально допустимого изъятия биоресурсов по объему, видовому составу и другим показателям, регионам и сезонам образования промысловых скоплений и т.п.;

3) комплексное планирование деятельности других отраслей народного хозяйства, оказывающих определенное воздействие на состояние и динамику численности запасов биоресурсов гидросферы;

5) разработка и осуществление долгосрочных программ природоохранных и воспроизводственных мероприятий на региональном, национальном и международном уровнях;

6) реализация мероприятий по экономико-математическому моделированию биоэкономических процессов гидросферы;

7) определение размеров взаиморасчетов за использование биоресурсов национальными и иностранными организациями;

8) определение величины ущерба, а также компенсации отраслями народного хозяйства биоресурсов гидросферы;

9) разработка комплексных эколого — экономических программ долгосрочного использования ресурсов по регионам и отдельных народнохозяйственных задач, связанных с освоением Мирового океана, и др.

Практические потребности разработки и внедрения биоэкономических кадастров предполагают их проведение и классификацию по определенным признакам в зависимости от пространственно-географического распределения водной среды и биоресурсов и в зависимости от их международно-правового статуса. В этих условиях возникают объективные общественные потребности разработки эколого — экономической оценки природных ресурсов вообще и биоресурсов в частности.

В исследуемом объекте биоресурсов гидросферы должен непременно присутствовать начальный их запас, не равный нулю, в то время как для искусственно создаваемых ресурсов (морекультуры и т.п.) это правило не столь обязательно.

В отношении запасов биоресурсов возможны два подхода к построению биоэкономического кадастра. Они связаны с минимальным или максимальным состоянием запасов в момент принятия решения по воспроизводству ресурсов морей и океанов и их охране.

Важное значение для построения биоэкономического кадастра гидросферы имеет изучение свойств этих запасов, учитывающих сохраняемость, мобильность, восстанавливаемость, включаемость в потребление, реактивность и уникальность.

Сохраняемость проявляется в том, что запасы биоресурсов гидросферы по объему или составу могут существовать только определенное время, после которого они или распадаются на запасы меньшего размера, или теряются для использования совсем, или требуют каких-то затрат на увеличение и т.д.

Мобильность проявляется в возможности перераспределения запасов или сосредоточения добычи биоресурсов гидросферы.

Восстанавливаемость - это полное или ограниченное доведение запаса до желаемого уровня. При определенных экологических условиях запас биоресурсов может вообще не восстанавливаться.

Включаемость в потребление как свойство проявляется в способности запасов биоресурсов к использованию без определенных условий или при наличии таковых, например соответствующих экологических условий, уровня развития промысловой техники и т.п.

Реактивность предполагает изучение реакции влияния отдельных факторов на запасы биоресурсов в количественном и качественном разрезах.

Уникальность или ординарность выражается в различной степени рассредоточенности и наличия запасов биоресурсов гидросферы.

Современные данные о минеральных, энергетических и химических ресурсах Мирового океана представляют значительный практический интерес для народного хозяйства, особенно минеральные богатства недр шельфа - нефть, природный газ, натрий и др. Поэтому морская среда может рассматриваться как объект «природа - производство», где протекают процессы создания материальных ресурсов для общества и их воспроизводства.

Под шельфом морей и океанов следует понимать подводные продолжения материка в сторону моря глубиной от 20 до 600 м. Ширина шельфа может быть в среднем около 40-1000 км, а площадь - около 28 млн. км 2 (19% суши).

Например, промышленная добыча нефти в Каспийском море начата еще в 1922 г., а сейчас здесь ежегодно добывают более 18 млн. т нефти. В 1949 г. у берегов Бразилии в Макапканском заливе начато морское бурение, а сейчас уже более 60 стран бурят морское дно и 25 из них добывают из недр моря нефть и природный газ. Мировая добыча нефти в 1972 г. составила 2,6 млрд. т, а по прогнозам в 2000 г. будет составлять 7,4 млрд. т. Из недр земли за всю историю человечества было добыто около 40 млрд. т нефти, а до 2000 г. будет добыто 150 млрд. т.

В 1975 г. международные нефтяные концерны дали продукции примерно на 40 млрд. долл., а общая стоимость добытого в 1976 г. морского минерального сырья оценивалась в 60-70 млрд. долл. Не одно десятилетие в шахтах, заложенных на суше, добывают уголь из недр морского дна в Англии, Японии, Канаде, Чили. Значительные угольные месторождения скрыты в недрах шельфа у берегов Турции, Китая, о. Тайвань, близ берегов Австралии. Крупнейшие железорудные месторождения на морском дне сосредоточены у восточного побережья о. Ньюфаундленд, где общие запасы руд достигают 2 млрд. т. Общую мировую известность имеют морские россыпи Австралии, где обнаружили золото, платину, рутил, ильменит, циркон, марганцит. В США из морских россыпей ежегодно добывается более 900 кг платины, в Юго-Западной Африке - около 200 тыс. каратов алмазов. В настоящее время из морской воды получают 1/3 мирового производства соли, 61% металлического магния, 70% брома. Все большую значимость приобретает пресная питьевая вода.

Сейчас от употребления населением некоторых районов земного шара недоброкачественной воды ежегодно заболевают более 500 млн. чел. В ближайшее время все в большем масштабе потребуется пополнять ресурсы пресной воды на суше опреснением морской воды. Однако опреснение воды весьма энергоемкое производство, поэтому становится необходимым поиск путей использования для этих целей дополнительных морских ресурсов. За исключением добычи нефти и природного газа энергетические ресурсы морей используются слабо. Поэтому относительно высокая стоимость опресненной воды иногда является основной причиной внедрения достижений научно-технического прогресса. По предварительным оценкам, стоимость опресненной воды при использовании электрической энергии приливных и других обычных электростанций составляет 6-20 тыс. ден. ед./м 3 , а при использовании АЭС - 1-4 тыс. ден. ед./м 3 .

Общая мощность энергии приливов составляет чуть более 1 млрд. кВт. С 1968 г. работает Кислогубская приливная электростанция мощностью 1 тыс. кВт, во Франции подобная станция сооружена на п-ве Котантен мощностью 33 млн. кВт. Активизация освоения ресурсов Мирового океана, развитие энергетики проходят не без нанесения ему ущерба. В Мировом океане протекают сложные биологические и другие природные процессы, например, производится более половины всего земного кислорода, а нарушение экологического равновесия приводит к уменьшению продуктивности фитопланктона, что, в свою очередь, ведет к уменьшению содержания кислорода и увеличению углекислого газа в атмосфере. В настоящее время фауне и флоре Мирового океана серьезно угрожает загрязнение: коммунальные, промышленные, сельскохозяйственные и другие стоки - источник бактериального, радиоактивного загрязнения; аварийные сбросы; утечка нефти из танкеров; загрязнители, попадающие из воздуха, и т.п. Ежегодно с танкеров и морских буровых на поверхность океана попадает около 2 млн. т нефти. Для морей и океанов опасны не только морское бурение, но и сейсмические методы разведки нефти, так как при взрывах гибнут икра, личинки, молодь и взрослая рыба.

Таким образом, проблема защиты Мирового океана имеет национальную и международную значимость, и ее успешное решение будет способствовать прогрессу в области охраны биосферы в рамках отдельного государства и всей планеты. Страна сотрудничает по охране морской среды от загрязнения с Германией, США, Канадой, Францией, Японией, Швецией, Финляндией, активно участвует в деятельности международного союза охраны природы и природных ресурсов и других международных организаций. По охране водных ресурсов в нашей стране принят ряд постановлений «О мерах предотвращения загрязнения Каспийского моря», «О мерах по предотвращению загрязнения бассейнов рек Волги и Урала неочищенными сточными водами», «О мерах по сохранению и рациональному использованию природных комплексов оз. Байкал» и др.

Многогранное использование океана порождает проблемность и противоречивость развития многих отраслей. Например, нефтедобыча в прибрежных акваториях наносит ущерб рыбному, курортному хозяйствам. Загрязнение гидросферы оказывает отрицательное воздействие на биологические ресурсы и на человека, оно наносит огромный ущерб экономике.

Имеющиеся методики позволяют определить величину экономического и социального ущербов, наносимых природе отраслями народнохозяйственного комплекса нашей страны. Дальнейшая задача повышения эколого — экономической эффективности природопользования - это совершенствование хозяйственного механизма, позволяющего переводить природоохранные мероприятия с госбюджета на хозяйственный расчет. В этих условиях представится возможность рационального использования и охраны ресурсов, гидросферы, т. е. Мировой океан будет в состоянии обеспечить прогресс человечества только при учете разумного взаимодействия общества и природы.

3. ЭКОЛОГО — ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГИДРОСФЕРЫ

Рост возможностей промышленного, сельскохозяйственного производства и непроизводственной сферы усложняет взаимоотношения общества и природы, в результате возникает необходимость сохранения и улучшения системы жизнеобеспечения в глобальном и региональном разрезах. Внешняя среда гидросферы , атмосферы и метасферы становится непосредственным участником производства общественного продукта. Поэтому здесь требуются, так же как и в основном производстве, систематический учет, контроль и планирование рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. Эффективность этих мероприятий тесно связана с определением величины экономического и социального ущерба, наносимого обществу и природе отрицательным антропогенным воздействием. Под экономическим и социальным ущербом следует понимать потери в народном хозяйстве и обществе, прямо или косвенно являющиеся следствием отрицательного антропогенного воздействия, приводящего к загрязнению окружающей среды агрессивными веществами, зашумлением, электромагнитными или другими волновыми воздействиями.

В общем интерпретированном понимании удельный ущерб есть величина снижения национального дохода от единицы выбрасываемых агрессивных веществ в гидросферу , литосферу, атмосферу. Он может быть рассчитан на 1 км 2 моря, 1 га сельскохозяйственных угодий, 1 га лесных массивов, на 1000 человек населения, 1 млн. ден. ед. основных фондов и т.п.

Используя расчетные характеристики изменения величины ущерба от концентрации агрессивного вещества в окружающей среде и длительности его воздействия на субъект или объект, можно разработать монограмму оценки загрязнения гидросферы , литосферы или атмосферы, в которой выделяются зоны по степени опасности. При определении зоны опасности загрязнения водоемов следует учитывать направления использования водных ресурсов. Например, требования к качеству воды различны при употреблении ее человеком для приготовления пищи или для культурно-бытовых нужд. С требованиями поддержания качества водных и других природных ресурсов тесно связана абсолютная и сравнительная эффективность природоохранных мероприятий. Критериями сравнительной эффективности природоохранных мероприятий может быть достижение роста национального дохода за счет предотвращения экономического ущерба при минимальных затратах на природоохранные мероприятия. Из этого следует, что величина экономического ущерба может выступать как обобщающая мера при оптимизации взаимоотношений общества и природы. Необходимость оптимизации ресурсосберегающих и природоохранных мероприятий приобретает особую значимость, так как на их осуществление требуется затрат более 20% всех капитальных вложений в народнохозяйственный комплекс. При этом показателями сравнительной эколого —

Гидросфера

Гидросфера - совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных. Иногда воды океанов и морей объединяют в своеобразную часть гидросферы - океаносферу. Это логично, ибо подавляющая часть воды сосредоточена в океанах и морях.

Возникновение воды на Земле обычно связывают с конденсацией водяных паров вулканических извержений, происходивших с начала формирования планеты. Доказательством наличия воды в геологическом прошлом являются осадочные горные породы, имеющие горизонтальную слоистость, которая отражает неравномерное осаждение минеральных частиц в водной среде. Такие породы известны и их возраст датируется 3,8-4,1 млрд лет. Однако появление капельной воды могло быть и раньше - в воздухе, на поверхности планеты, в пустотах горных пород. Для того, чтобы вода могла сконцентрироваться в понижениях земной поверхности и образовать бассейны, должно было произойти обводнение изначально обезвоженных горных пород. Первичные воды были сильно минерализованы, что связано с растворением в них различных веществ, выделявшихся вместе с водяным паром при вулканических проявлениях. Пресные воды появились позднее. Возможно, что дополнительным источником воды на Земле были ледяные кометы, вторгавшиеся в атмосферу. Такой процесс наблюдается и в настоящее время, как и образование воды при конденсации паров вулканических извержений.

Несмотря на многообразие природных вод и их разное агрегатное состояние, гидросфера едина, ибо все ее части связаны потоками океанических и морских течений, русловым, поверхностным и подземным стоком, а также атмосферным переносом. Структурные части гидросферы приведены в табл. 5.3.

Физико-химические свойства воды. Вода - самое удивительное вещество на свете. Несмотря на то что А. Цельсий использовал для температурной шкалы точку таяния воды как 0° и точку ее кипения как 100°, эта жидкость может замерзать при температуре 100 °С и оставаться в жидком состоянии при -68°С в зависимости от содержания кислорода и атмосферного давления. Она обладает многими аномальными свойствами.

Пресная вода не имеет запаха, цвета и вкуса, тогда как морская вода обладает вкусом, цветом и может иметь запах. В естественных условиях только вода встречается в трех агрегатных состояниях: твердом (лед), жидком (вода) и газообразном (водяной пар).

Присутствие солей в воде изменяет ее фазовые превращения. Пресная вода на поверхности суши при давлении в одну атмосферу имеет температуру замерзания 0°С и температуру кипения 100°С. Морская вода при давлении в одну атмосферу и при солености 35‰ имеет температуру замерзания около -1,9°С и температуру кипения 100,55°С. Температура кипения зависит от атмосферного давления: чем больше высота над землей, тем она меньше. Вода - универсальный растворитель: она растворяет больше солей и прочих веществ, чем любое другое вещество. Это химически стойкое вещество, которое трудно окислить, сжечь или разложить на составные части. Вода окисляет почти все металлы и разрушает даже самые стойкие горные породы.

Таблица 5.3 Объем воды и активность водообмена различных частей гидросферы

Части гидросферы	Объем	Продолжительность условного водообмена
тыс. км 3	% от общего объема	% от объема пресных вод
Мировой океан		96,5	-	2500 лет
Подземные воды	23 700	1,72	30,9	1400 идо 10000 лет в зоне вечной мерзлоты
Ледники	26 064	1,74	68,7	9700 лет
Озера		0,013	0,26	17 лет
Почвенная влага	16,5	0,001	0,05	1 год
Воды атмосферы	12,9	0,001	0,037	8 суток
Болота	11,5	0,0008	0,033	5 лет
Водохранилища	6,0	0,0004	0,016	0,5 года
Реки	2,0	0,0002	0,006	16 суток

При замерзании вода расширяется, увеличивая свой объем примерно на 10%. Плотность пресной воды составляет 1,0 г/см 3 , морской - 1,028 г/см 3 (при солености 35‰), пресного льда - 0,91 г/см 3 (поэтому лед плавает в воде). Плотность же других тел (кроме висмута и галлия) при переходе из жидкого состояния в твердое увеличивается. Вода обладает большой удельной теплоемкостью, т.е. способностью поглощать большое количество теплоты и сравнительно мало при этом нагреваться. Это свойство чрезвычайно важно, так как вода стабилизирует климат планеты.

Аномальные свойства воды объясняются строением ее молекулы: атомы водорода прикрепляются к атому кислорода не «классически», а под углом 105°. Вследствие асимметрии одна сторона молекулы воды имеет положительный заряд, а другая - отрицательный. Поэтому молекула воды представляет собой электрический диполь.

Процессы, где участвует вода, чрезвычайно многогранны: фотосинтез растений и дыхание организмов, деятельность бактерий и организмов, генерирующих из воды (главным образом морской) для строительства своих скелетов или аккумулирующих в себе химические элементы (Са, J, Со), процессы питания и антропогенное загрязнение и многие другие.

Мировой океан (океаносфера) - единая непрерывная водная оболочка Земли, которая включает океаны и моря. В настоящее время выделяют пять океанов: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый (Арктический по зарубежным классификациям) и Южный (Антарктический). Согласно международной классификации, насчитывается 54 моря, среди которых выделяют внутренние и окраинные.

Объем вод Мирового океана составляет 1340-1370 млн км 3 . Объем суши, поднимающейся над уровнем моря, составляет 1/18 объема океана. Если бы поверхность Земли была совсем ровной, океан покрывал бы ее слоем воды в 2700 м.

Воды Мирового океана составляют 96,5% объема гидросферы и покрывают 70,8% поверхности планеты (362 млн км 2). Благодаря огромной водной массе Мировой океан оказывает большое влияние на тепловой режим земной поверхности, выполняя функции планетарного терморегулятора.

Химический состав вод Мирового океана. Морская вода - особый тип природных вод. Формула воды Н 2 О верна и для морской воды. Однако помимо водорода и кислорода в морской воде содержатся 81 из 92 встречающихся в естественных условиях элементов (теоретически в морской воде могут быть найдены все существующие в природе элементы таблицы Менделеева). Большинство из них находится в чрезвычайно малых концентрациях.

В 1 км 3 морской воды содержится около 40 т растворенных твердых веществ, которые определяют ее важнейшее свойство - соленость. Соленость выражается в промилле (0,1%) и ее средняя величина для океанских вод равна 35‰. Температура воды и соленость определяют плотность морской воды.

Основные из них, входящие в состав морской воды, приведены ниже.

1. Твердые вещества, составляющие в среднем 3,5% (по массе). Больше всего в морской воде содержится хлора (1,9%), т.е. более 50% всех растворенных твердых веществ. Далее следуют: натрий (1,06%), магний (0,13%), сера (0,088%), кальций (0,040%), калий (0,038%), бром (0,0065%), углерод (0,003 %). Главные растворенные в морской воде элементы образуют соединения, основные из которых: а) хлориды (NaCl, MgCl) - 88,7%, которые придают морской воде горьковато-соленый вкус; б) сульфаты (MgSO 4 , CaSO 4 , K 2 SO 4) - 10,8%; в) карбонаты (СаСО 3) - 0,3%. В пресной воде наоборот: больше всего карбонатов (60,1%) и меньше всего хлоридов (5,2%).

2. Биогенные элементы (питательные вещества) - фосфор, кремний, азот и др.

3. Газы. В морской воде содержатся все атмосферные газы, но в иной пропорции, чем в воздухе: преобладает азот (63%), который в силу своей инертности не участвует в биологических процессах. Далее следуют: кислород (около 34%) и углекислый газ (около 3%), присутствуют аргон и гелий. В тех морских районах, где отсутствует кислород (например, в Черном море), образуется сероводород, который в атмосфере при нормальных условиях отсутствует.

4. Микроэлементы, присутствующие в малых концентрациях.

Географические закономерности распределения температуры воды и солености. Общие закономерности горизонтального (широтного) распределения температуры и солености на поверхности Мирового океана показаны на рис. 5.9 и 5.10. Очевидно, что температура воды понижается в направлении от экватора к полюсам, а для солености характерны выраженный минимум в приэкваториальной области, два максимума в тропических широтах и пониженные значения у полюсов. Чередование очагов пониженной и повышенной солености у экватора и в тропиках объясняется обилием атмосферных осадков в экваториальной полосе и превышением испарения над количеством осадков у северного и южного тропиков.

Температура воды с глубиной понижается, что видно на рис. 5.11 для северной части Тихого океана. Эта закономерность свойственна для Мирового океана в целом, однако изменения температуры воды и солености различаются в его отдельных частях, что объясняется рядом причин (например, временем года). Наибольшие изменения происходят в верхнем слое до глубины 50-100 м. С глубиной различия стираются.

Водные массы - это большой объем воды, формирующийся в определенном районе Мирового океана и обладающий относительно постоянными физическими, химическими и биологическими свойствами.

Согласно В.Н.Степанову (1982), по вертикали выделяют следующие водные массы: поверхностные, промежуточные, глубинные и придонные.

Среди поверхностных водных масс выделяют экваториальные, тропические (северные и южные), субтропические (северные и южные), субполярные (субарктические и субантарктические) и полярные (арктические и антарктические) водные массы (рис. 5.12).

Границами различных типов водных масс являются пограничные слои: гидрологические фронты, зоны дивергенций (расхождения) или конвергенции (схождения) вод.

Поверхностные воды наиболее активно взаимодействуют с атмосферой. В поверхностном слое происходит интенсивное перемешивание вод, он богат кислородом, углекислым газом и живыми организмами. Их можно назвать водами «океанической тропосферы».

Наряду с поверхностными течениями (см. рис. 7.11) в Мировом океане существуют противотечения, подповерхностные и глубинные движения вод, а также вертикальное перемешивание, приливоотливные течения, колебания уровня.

Рис. 5.9. Среднегодовая температура (°С) поверхности Мирового океана (по В. Н. Степанову 1982): 1 - изотермы; 2 - области максимальной температуры воды; 3 - области температуры воды ниже среднего значения (средняя температура воды 18,56°С)

Рис. 5.10. Среднегодовая соленость (‰) поверхности Мирового океана (по В.Н.Степанову, 1982): 1 - изогалины; 2 - области максимальной солености; 3 - области солености ниже среднего значения; 4 - области минимальной солености (среднее значение солености 34,7 8‰)

Рис. 5.11. Графики вертикального распределения температуры, характерные для арктического (1), субарктического (2), субтропического (3), тропического (4) и экваториального (5) типов вод

Рельеф дна Мирового океана. В рельефе дна Мирового океана выделяют следующие структуры: шельф (материковая отмель), обычно ограниченный изобатой 200 м, материковый (континентальный) склон до глубины 2000-3000 м и ложе океана. Согласно другой классификации, выделяют: литораль (и сублитораль), батиаль, абиссаль (рис. 5.13). Участки с глубиной свыше 6000 м составляют не более 2% площади океанского дна с глубиной менее 200 м - примерно 7%.

Рис. 5.12. Океанические фронты и поверхностные водные массы Мирового океана (по В.Н.Степанову, 1982): типы водных масс: Ар - арктические; СбАр - субарктические; СбТс - субтропические Северного полушария; Тс - тропические Северного полушария; Э - экваториальные; Тю - тропические Южного полушария; СбТю - субтропические Южного полушария; СбАн - субантарктические; Ан - антарктические; Тар - Аравийского моря; 715 - Бенгальского залива. Названия океанических фронтов указаны на рисунке

Рис. 5.13. Схематическое подразделение дна океана

Роль океаносферы. Разнообразные (тепловые, механические, физические, химические и др.) процессы, протекающие на огромной (более 70% поверхности Земли) акватории Мирового океана оказывают существенное влияние на процессы, происходящие на суше и в атмосфере. Химические элементы, входящие в состав морской воды, участвуют в процессах газо-, массо- и влагообмена на границах гидросфера - литосфера - атмосфера. Гидрохимические процессы влияют на животный и растительный мир не только океана, но и планеты в целом. Постоянный газообмен с атмосферой регулирует газовый баланс Земли: содержание диоксида углерода в морской воде в 60 раз больше, чем в атмосфере.

Воды суши, несмотря на сравнительно небольшой объем, играют огромную роль в процессах функционирования географической оболочки и жизнедеятельности организмов. Следует заметить, что не все воды суши пресные, есть соленые озера и источники. Ионный состав пресной и морской воды приведен в табл. 5.4.

Реки - наиболее активный представитель пресных вод суши. К рекам относят постоянные и относительно крупные водотоки. Водотоки меньших размеров называют ручьями. Рельеф, геологическое строение, климат, почвы, растительность влияют на режим рек и формируют их природный облик. Река имеет исток - место, откуда она начинается, и устье - место непосредственного впадения реки в приемный водоем (озеро, море, река). Устье может разветвляться, образуя дельту реки. Участок суши, по которому протекает река, называется руслом. Главная река и ее притоки составляют речную систему. Реки, впадающие в Мировой океан, образуют эстуарии - обширные пространства смешения речной и морской воды. Эстуарии в значительной степени находятся под влиянием океанических вод.

Таблица 5.4. Ионный состав речной и морской воды (по П.Вейлю, 1977)

Ионы	Речная вода	Морская вода (соленость 35‰)
Катионы
Na +	0,27	468,0
К +	0,06	10.0
Mg 2+	0,34	107,0
Са 2+	0,75	20,0
Сумма	1,42	605,0
Анионы
Сl -	0,22	546,5
HCO 3 -	0,96	2,3
SO 4 2-	0,24	56,2
Сумма	1,42	605,0

Характер стока рек связан с их питанием, которое бывает дождевым, снеговым, ледниковым и подземным, и определяется климатическими условиями в речном бассейне. Реки преимущественно снегового питания имеют ярко выраженное весеннее половодье и летнюю межень (Волга, Днепр, Дунай, Северная Двина, Амур и др.). Подземное питание сглаживает годовой сток. У рек с дождевым питанием максимум стока часто приходится на разные сезоны года. Участки земной поверхности и толщи почв и грунтов, откуда река получает питание, называется водосбором.

Реки производят значительную работу, размывая русло, транспортируя и отлагая продукты размыва - аллювия. Они не только механически разрушают, но и растворяют горные породы. Речные отложения образуют порой обширные аллювиальные равнины площадью в миллионы километров (Амазонская, Западно-Сибирская низменности и др.). Подсчитано, что в реках одновременно находится 2100 км 3 воды, в то время как в океан стекает ежегодно 47 000 км 3 . Значит, объем воды в реках обновляется приблизительно каждые 16 дней. Для сравнения укажем, что воды Мирового океана осуществляют большой круговорот примерно за 2500 лет.

Озера - естественный водоем суши с замедленным водообменом, не имеющий прямой связи с океаном. Для его образования необходимо наличие замкнутого понижения земной поверхности (котловины). Озера занимают общую площадь приблизительно в 2 млн км 2 , а суммарный объем их вод превышает 176 тыс. км 3 . По условиям образования котловины, размерам, химическому составу вод, термическому режиму озера очень разнообразны. Немало создано и искусственных озер - водохранилищ (около 30 тыс.), объем воды в которых составляет более 5 тыс. км 3 . Примерно половина озерных вод - соленые, причем основная их часть сосредоточена в самом большом бессточном озере - Каспийском море (76 тыс. км 3). Из пресных озер крупнейшими являются Байкал (23 тыс. км 3), Танганьика (18,9 тыс. км 3), Верхнее (16,6 тыс. км 3). Режим озер характеризуется притоком тепла, колебаниями уровня воды, течениями, условиями водообмена, ледовитостью и др. Крупные озера во многом определяют климатические условия прилегающих территорий (например, Ладожское оз.).

Болота - это области суши, характеризующиеся избыточным увлажнением, застойным или слабо проточным режимом вод и гидрофитной растительностью. Они занимают площадь 2,7×10 6 км 2 , или около 2% поверхности суши. Объем болотных вод мира составляет около 11,5 км 3 , что в 5 раз превышает разовый объем воды в реках. Возникновение болот связано как с климатическими условиями (избыток влаги), так и с геологическим строением территории (близость водоупорного горизонта), которые способствуют заболачиванию суши или зарастанию водоемов. В некоторых районах умеренных и субполярных широт роль водоупора выполняет вечная мерзлота. Специфическим образованием болот является торф.

Подземные воды - это воды, находящиеся в горных породах в жидком, твердом или газообразном состоянии. Согласно последним исследованиям, содержание воды в горных породах в пределах литосферы превосходит данные, указанные в табл. 5.3, и составляет около 0,73 - 0,84 млрд км 3 . Это всего лишь вдвое меньше, чем ее содержится в морях, океанах и поверхностных водоемах, включая и мировые запасы льда. Вода скапливается во всевозможных пустотах - каналах, трещинах, порах. Установлено, что ниже уровня грунтовых вод до глубины 4 - 5 км и более почти все пустоты горных пород заполнены водой. По данным глубокого бурения, вода в пустотах горных пород находится на глубине более 9,5 км, т. е. ниже среднего уровня дна Мирового океана.

Совокупность водотоков (рек, ручьев, каналов), водоемов (озер, водохранилищ) и других водных объектов (болот, ледников) составляет гидрографическую сеть.

Воды суши сильно преобразованы человеком за счет ирригации, мелиорации, распашки земель и других урбанистических процессов, в связи с чем остро обозначилась проблема питьевой воды.

Сложность ее решения заключается в том, что потребности в чистой воде растут, а ее запасы остаются прежними. Используемая в быту, в промышленных и сельскохозяйственных циклах пресная вода чаще всего возвращается в речную сеть в виде сточных вод, по-разному очищенных или неочищенных вовсе.

Земной шар покрыт географической оболочкой, включающей в себя литосферу, биосферу, атмосферу и гидросферу. Без комплекса геосфер и их тесного взаимодействия не было бы жизни на планете. Рассмотрим подробнее, что представляет собой гидросфера Земли, и каково значение водной оболочки во всех жизненно-важных процессах.

Строение гидросферы

Гидросфера - это непрерывная водная оболочка планеты, которая располагается между твердой земной оболочкой и атмосферой. Включает в себя абсолютно всю воду, которая, в зависимости от условий окружающей среды, может находиться в трех состояниях: твердом, газообразном и жидком.

Гидросфера является одной из древнейших оболочек планеты, которая существовала практически во все геологические эпохи. Ее возникновение стало возможным благодаря сложнейшим геофизическим процессам, результатом которых стало образование атмосферы и гидросферы, между которыми всегда существовала самая тесная связь.

Гидросфера, так или иначе, пронизывает все геосферы земного шара. До самой нижней границы земной коры просачиваются подземные воды. Основная масса водяного пара распределена в нижней части атмосферы - тропосфере.

На гидросферу приходится порядка 1390 млн. кв. км. Ее принято делить на три основные части:

• Мировой океан - основная часть гидросферы, в состав которого входят все океаны: Тихий, Индийский, Атлантический, Северный Ледовитый. Совокупность океанов не является цельной водной оболочкой: она разделена и ограничена материками и островами. Соленые океанические воды составляют 96% от всего объема гидросферы.

Основная характеристика Мирового океана - общий и не изменяемый солевой состав. В океанические воды вместе с речными стоками и атмосферными осадкам поступает и пресная вода, однако ее количество столь незначительно, что никак не влияет на концентрацию солей.

Рис. 1. Воды Мирового океана

• Континентальные поверхностные воды - это все водные бассейны, расположенные на поверхности земного шара: болота, водохранилища, моря, озера, реки. Поверхностные воды могут быть как солеными, так и пресными, искусственными и естественными.

Моря гидросферы бывают окраинными и внутренними, которые, в свою очередь, делятся на внутриматериковые, межматериковые и межостровные.

ТОП-1 статья которые читают вместе с этой

• Подземные воды - это все воды, расположенные под землей. Иногда концентрация солей в них может достигать очень большого уровня, в них могут присутствовать газы и различные элементы.

В основе классификации подземных вод лежит глубина их залегания. Они бывают минеральными, артезианскими, грунтовыми, межпластовыми и почвенными.

Большое значение в обменных процессах имеет пресная вода, которая в общей сложности составляет лишь 4% от общих запасов воды на планете. Основная часть пресных вод содержится в снежных покровах и ледниках.

Рис. 2. Ледники - основные источники пресной воды

Общие свойства всех частей гидросферы

Несмотря на различие в составе, состояниях и местах расположения, все части гидросферы связаны между собой и представляют единое целое. Все ее части принимают активное участие в глобальном круговороте воды.

Круговорот воды - непрерывный процесс перемещения водных массивов под воздействием энергии солнца. Это связующее звено всей земной оболочки, обязательно условие существования жизни на планете.

Кроме того, вода выполняет ряд важнейших функций:

• Накопление большого количества тепла, благодаря чему на планете поддерживается стабильная средняя температура.
• Производство кислорода. В водной оболочке обитает большое количество микроорганизмов, продуцирующих ценный газ, необходимый для существования всего живого на Земле.
• Ресурсная база. Воды Мирового океана и поверхностные воды представляют большую ценность в качестве ресурсов для обеспечения жизнедеятельности человека. Отлов промысловой рыбы, добыча полезных ископаемых, использование воды в промышленных целях - и это лишь неполный список использования воды человеком.

Влияние гидросферы на человеческую деятельность может быть и негативной. Природные явления в виде половодий и наводнений представляют большую угрозу, и могут настигнуть практически в любом регионе планеты.

Гидросфера и человек

С развитием научно-технического прогресса антропогенное воздействие на гидросферу стало набирать большие обороты. Человеческая деятельность стала причиной появления геоэкологических проблем, в результате которых водная оболочка Земли начала испытывать следующие негативные влияния:

• загрязнение вод химическими и физическими загрязнителями, которые существенно ухудшают качество воды и условия жизни населяющих животных и растений;
• резкое уменьшение или истощение водного ресурса, при котором невозможно его дальнейшее восстановление;
• утрата водным объектом своих природных качеств.

Рис. 3. Основная проблемы гидросферы – загрязнение

Для решения данной проблемы на производствах необходимо применять новейшие технологии защиты, благодаря которым водные бассейны не будут страдать от всевозможных видов загрязнений.

Что мы узнали?

При изучении важнейшей темы по географии 5 класса мы узнали, что из себя представляет гидросфера, и из чего состоит водная оболочка. Также мы выяснили, какова классификация объектов гидросферы, в чем их отличие и сходство, как влияет гидросфера на жизнь нашей планеты.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4 . Всего получено оценок: 471.

Гидросфера – прерывистая водная оболочка земли. Что входит в ее состав? Каким образом она распределена на нашей планете? Почему без нее немыслима жизнь?

Гидросфера представляет собой одну из геологических оболочек нашей планеты. Она включает в себя океаны, моря, все водные объекты суши (реки, озера, болота и водохранилища), подземные воды, ледники и снежный покров. Основным компонентом гидросферы является вода.

Часто гидросферу рассматривают как глобальную открытую систему, которая занимает 75% поверхности земного шара. Гидросфера содержит 1,5 млрд. км 3 воды, 96% из которых приходится на долю Мирового океана. В подземных и почвенных водах, реках, озерах, болотах, водохранилищах и ледниках запасы воды измеряются миллионами км 3 . В атмосфере воды значительно меньше, и ее объем не превышает 15 тыс. км 3 .

Уникальные свойства воды

Вода – единственное химическое соединение, которое существует в природе в виде и жидкости, и твердого вещества (лед), и газа (пары воды). Всем хорошо известно, что вода при нормальных условиях – бесцветная прозрачная жидкость без запаха. Она обладает целым рядом удивительных физико-химических свойств:

высоким поверхностным натяжением (с этим свойством связано значительное капиллярное поднятие воды, что способствует питанию растений по корневым системам);
высокими температурами кипения и замерзания;
удельные энтальпии (теплосодержание) плавления и испарения выше, чем у большинства веществ;
плотность воды в жидкой фазе больше плотности льда, поэтому лед плавает на поверхности воды, и водоемы не замерзают до дна.

Вода является прекрасным растворителем для многих веществ. Благодаря высокой растворяющей способности воды в ней содержатся практически все химические элементы, из которых наиболее важны для живых организмов. Обилие растворенных элементов превращает водную среду в своеобразный «ведьмин студень», в котором возможны самые фантастические преобразования энергии, вещества и информации. Почти все биохимические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организмов, сводятся к реакциям в водных растворах.

Границы гидросферы

В широком смысле границы гидросферы определяются границами распространения воды как химического соединения. Верхняя граница обнаружения воды находится на высоте 8–18 км, где молекулы воды разлагаются под действием УФ-излучения. Нижняя граница водной оболочки располагается на глубине около 10 км ниже дна океана и на 6–14 км ниже уровня земной поверхности. По определению В. И. Вернадского, нижняя граница гидросферы – это та область земной коры, где при высоких температурах (до 1800° С) протекают не только процессы разложения, но и синтез молекул воды.

С точки зрения экологии, границы гидросферы определяются более четко и совпадают с границами водных объектов: морских и пресноводных водоемов и водотоков суши.

Гидросфера – динамически активная оболочка. Горизонтальный перенос и перемешивание масс воды определяет постоянное перераспределение их свойств, передачу на огромные расстояния и глубины.

Мировой океан как составная часть гидросферы

Как уже упоминалось, около 96% объема гидросферы приходится на долю Мирового океана. Его главной особенностью является консервативность и устойчивость во времени. Особенно удивительно сохранение постоянства солевого состава океанской воды: процентное соотношение в ней основных солей остается неизменным в любом районе океана и на всех глубинах, независимо от степени распреснения.

Большая теплоемкость воды сглаживает крайние температуры, ведет к накоплению большого количества тепла, что создает благоприятные условия для развития и распространения организмов по всей водной толще.

Малая изменчивость физических условий в Мировом океане способствовала в свое время зарождению жизни, в настоящее время благоприятствует поддержанию ее наибольшего разнообразия. Из 33 классов растений, известных биологам, в гидросфере встречаются представители 18, а из 63 классов животных – 60. Можно считать, что гидросфера, и в особенности Мировой океан, являются хранилищами видового разнообразия жизни.

Следует отметить, что химический состав крови всех животных (включая и человека) близок по составу к морской воде. Выйдя из «морской стихии» на сушу, живые существа продолжают поддерживать в своих кровеносных сосудах привычную морскую среду. Функции крови и морской воды в принципе одинаковы. Это – транспорт живых клеток, белково-углеводных комплексов и растворенных газов.

Важными свойствами океанической среды, помимо устойчивости в геологическом масштабе времени, являются также:

– непрерывность (в отличие от континентальных водоемов);
– сплошная заселенность и почти полное отсутствие безжизненных зон;
– интенсивная циркуляция;
– наличие приливов и отливов.

В океане могут быть выделены две основные группы местообитаний (биотопов) растений и животных: это прибрежные биотопы (зона шельфа ) и биотопы открытых вод (пелагиаль ).

Прибрежные биотопы имеют достаточно выраженные, очерченные границы. Обычно они размещаются по шельфу поясами (полосами), параллельными береговой линии, которые сменяют друг друга по мере возрастания глубины.

В пелагической части океана структура биотопов зависит от режима течений и особенностей циркуляции водных масс в каждом конкретном районе. При наличии устойчивых связей всей водной массы с дном (вследствие интенсивного гидродинамического переноса) образуется единый биотоп.

Гораздо чаще, однако, в океане возникает ситуация, когда контрастные водные массы, отличающиеся физико-химическим режимом, располагаются друг над другом по типу слоеного пирога. В этом случае целесообразно рассматривать их как отдельные биотопы. Общими особенностями пелагических биотопов являются большие размеры и размытость границ.

Насколько важны пресноводные водоемы и природная вода в гидросфере Земли?

Гидросферу образуют океаны, моря, водные объекты суши (реки, озера, болота и водохранилища), а также подземные воды, ледники и снежный покров.

Поверхностные воды суши

По сравнению с океаном, пресные воды занимают небольшую часть поверхности Земли; на их долю приходится лишь около 0,5% общего объема гидросферы. Однако для человека континентальные водоемы и водотоки играют столь же важную роль, как и океанические.

Во-первых, континентальные водоемы и водотоки – основной источник пресной воды для бытовых и промышленных нужд. Во-вторых, пресноводные экосистемы используются человеком как удобные и дешевые системы переработки отходов.

Естественные пресноводные биотопы можно разделить на два класса: стоячие водоемы (озера, пруды, старицы) и проточные водотоки (реки и ручьи). Резких границ между этими группами, а тем более внутри каждой из них, не существует.

В целом, стоячие водоемы обладают малой динамической активностью. В них могут возникать застойные зоны, характеризующиеся дефицитом кислорода.

Главной особенностью водотоков является наличие более или менее выраженного течения, которое, как правило, усредняет распределение физических условий водной среды.

Под влиянием направленного антропогенного воздействия в гидросфере сформировался третий, весьма обширный класс биотопов с промежуточными свойствами. Это – водохранилища , сочетающие в себе признаки водоемов и водотоков.

Пресные водоемы отличаются от океанических разнообразием условий и высокой степенью дискретности. Изолированность континентальных водоемов и водотоков друг от друга, индивидуальность гидрологического режима и большая зависимость от сухопутного окружения создают весьма существенные различия между водоемами даже в географически близких районах. Особенно вариабельны искусственные водоемы, из которых одни подвергаются прогреванию (сброс теплых вод), другие сильному загрязнению, третьи – периодическому осушению и промерзанию.

Пресная вода на планете составляет менее 3% от общих ее запасов, из них 75% находится в Арктике и Антарктике, 20% приходится на подземные воды и только 1% сосредоточен в реках, озерах и облаках. Для многих регионов проблема пресной воды является одной из самых важных экологических проблем.

Что такое природная вода?

Природная вода представляет собой раствор солей, органических веществ и газов. В основном природная вода образуется в результате выпадения дождей, реже она имеет глубинное происхождение, то есть представляет собой конденсат паров, поднимающихся из земных недр.

Химический состав озерных, речных и грунтовых вод меняется в широких пределах и зависит от состава пород, почвенного покрова и растительности.

В настоящее время имеется несколько классификаций химического состава природных вод. Например, по гидрохимическим показателям в природных водах определяются следующие важные характеристики:

1. Главные соединения, содержащиеся в воде, называются макрокомпонентами . К ним относятся соединения калия, натрия, магния, кальция. Следует заметить, что в океанической воде, независимо от абсолютной концентрации, соотношение между главными компонентами основного солевого состава остается всегда постоянным.

2. Концентрация растворенных газов (кислорода, азота, сероводорода, аммиака и метана) определяется их парциальным давлением.

3. Биогенные элементы (продукты жизнедеятельности организмов) – главным образом неорганические соединения азота и фосфора. Их концентрация в пресных водоемах изменяется в очень широких пределах: от следов до 10 мг/л. К биогенным элементам относятся также соединения кремния, находящегося в воде в виде коллоидных или растворенных форм, соединения железа, в основном в форме коллоидных гидроксидов железа или органических комплексов.

4. Растворенные органические вещества (РОВ), то есть органические формы биогенных элементов. Эта группа включает практически все классы органических соединений. В эту группу входят вещества, придающие воде запах и цвет.

5. Микроэлементы. В эту группу входят все металлы, например, медь, марганец. Они встречаются в природных водоемах в очень малых концентрациях.

6. Живая биомасса бактерий и микроорганизмов.

Поверхностные природные воды характеризуются высоким содержанием нерастворимых веществ – в частности, органических соединений. Помимо частиц песка и глины, они содержат лесс, илистые вещества, различные карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, гидроксиды алюминия, марганца и железа, высокомолекулярные органические примеси гумусового происхождения (иногда в виде органоминеральных комплексов), планктон и др. Содержание взвешенных частиц в поверхностных водоемах меняется от нескольких единиц до десятков тысяч на литр. Размеры частиц веществ, находящихся во взвешенном состоянии, варьируются от грубодисперсных до коллоидных.

За счет антропогенной деятельности в химический состав природных вод можно внести еще одну разновидность соединений – это токсичные загрязняющие вещества : тяжелые металлы, нефтепродукты, хлорорганические соединения, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), фенолы. При хлорировании природной воды в ней могут также образоваться диоксины.

Всего в природных водах в заметных количествах содержится около 50 химических элементов.

Гидросфера, как и все другие геосферы планеты, имеет естественный радиоактивный фон. Его основными источниками являются изотопы калия, урана, тория, протактиния и продукты их распада. Например, более 90% общей радиоактивности морской воды формируются изотопами урана, тория и радия. Естественная радиоактивность дождевой воды иногда может достигать довольно высокой величины, которая, однако, достаточно быстро уменьшается со временем. Это обусловлено наличием в такой воде короткоживущих продуктов распада инертного газа радона.

Природная вода, которой мы пользуемся ежедневно, – не простое химическое соединение. Она различна в разных регионах, а ее химический состав зависит от совокупного действия множества факторов.

«ШколаЖизни.ру» -- познавательный журнал

Просмотров страницы: 2184