Гидросфера Земли
Сложно представить себе мир без воды – настолько она важна и незаменима. Экология планеты напрямую зависит от гидрологического цикла, другими словами, все процессы обмена веществами и энергией регулируются постоянным круговоротом воды.
Она испаряется с поверхности водоемов и суши, ветер переносит пары в другое место. В виде осадков вода возвращается на Землю, процесс повторяется вновь и вновь.
Мировые запасы этой жизненно необходимой жидкости занимают более 70 % всей площади планеты, причем основная масса сосредоточена в океанах и морях – 97% всего количества является морской и океанической соленой водой.
Благодаря высокой способности растворять в своей массе различные вещества, вода имеет различный химический состав практически повсеместно. К примеру, два соседних колодца могут удивить диаметрально противоположными химическими формулами содержимого, благодаря различию состава почвы, через которые вода просачивается.
Как всякая масштабная система, существующая на планете, гидросфера состоит из целого ряда компонентов, участвующих в кругообороте:
- подземные воды, чей полный состав обновляется очень долго, нужны сотни и миллионы лет;
- ледники, укрывающие горные вершины – здесь полное обновление растянуто на тысячелетия, исключение составляют огромные запасы пресной воды на полюсах планеты;
- океаны и моря, другими словами, Мировой океан – здесь полную смену всего объема воды следует ожидать раз в 3 тыс. лет;
- замкнутые озера и моря, не имеющие стоков – возраст постепенных изменений в составе их воды исчисляется сотнями веков;
- реки и ручьи изменяются гораздо быстрее – через неделю в них могут появиться совершенно другие химические элементы;
- газообразные скопления жидкости в атмосфере – пары – в течение суток могут получить абсолютно разные между собой составляющие;
- живые организмы – растения, животные, люди имеют уникальную способность изменять структуру и состав воды в своем теле в течение нескольких часов.
Хозяйственная деятельность человека нанесла обороту воды в гидросфере планеты весьма существенный урон: многие реки и озера испорчены химическими выбросами, в результате которых нарушается площадь испарения влаги с их поверхности. Как результат – уменьшение количества осадков и неурожайные периоды в земледелии. И это лишь начало списка, рассказывающего о вреде чрезмерной хозяйственности человеческой цивилизации на планете!
Интересные факты о гидросфере
Скорее всего, многие помнят из школьного курса географии, что гидросфера является водной оболочкой нашей планеты. Состоит она из Мирового океана, поверхностных и подземных вод. Гидросфера ─ это важнейшая составляющая жизни на Земле. Именно вода, основа всего живого на планете, каждая клетка любого организма состоит в большей степени из воды.
Также со школьной скамьи мы знаем, что только вода бывает в трех состояниях, однако, есть еще и четвертое состояние воды так называемое мягко-кристаллическое в тканях живых организмов и растений. Но и это еще не все на сегодняшний день ученые выделили 5 разных состояний жидкой воды и 14 состояний замерзшей.
Кажется, что о воде известно все, но исследования в этой области продолжаются, и многое нам еще только предстоит узнать.
Это факт, вода основа жизни
Вода покрывает 70% территории планеты, океаны, озера, моря, крупные реки и мелкие водоемы дают жизнь миллиардам живых существ.
К примеру, медузы состоят из воды на целых 99%, рыбы и животные на 75%, да и в человеке при рождении содержится воды 86%, согласитесь это существенно.
Растения также состоят в большей степени из воды, арбуз содержит – 96% воды, яблоко – 85%, огурец – 95%, томат – 90%.
Зная вышеперечисленное, тот факт, что человек умрет без воды очевиден. Если мы теряем всего 2% воды от своей массы, то нас начинает мучить жажда. Не утолив своевременно жажду и увеличив потерю воды в организме до 10%, галлюцинации обеспечены. Потеря воды в 12% грозит больницей, а вот 20% — летальный исход. Кстати, человек за свою жизнь в среднем выпивает 35 тонн воды.
Для тех, кто хочет сбросить лишний вес, вода тоже является своего рода помощником. Выбрав основным напитком простую чистую воду, человек существенно снижает калорийность потребляемого рациона. Также с водой совсем не хочется съесть конфету или пирожное как, например, с чаем.
Поэтому вода еще и особая диета.
Пожалуй, вряд ли кто-то предполагал, что благодаря воде снижается риск сердечного приступа. Ученые исследовали этот факт, и пришли к выводу, что человек, выпивая 6 и более стаканов воды в сутки, меньше подвергается сердечным недомоганиям.
Такой разной бывает вода
Однако тот факт, что вода является переносчиком около 85% болезней, показывает, что она может также и забрать жизнь. Поэтому люди, не имеющие доступ к чистой питьевой воде, гибнут ежегодно миллионами.
Кажется, как такое может быть, что пресной воды не хватает, ведь водой покрыто целых 70% поверхности планеты.
Дело в том, что вода Мирового океана непригодна для питья, у человечества всего 3% пресной воды, из которых большая часть закована в ледники.
Согласно проводимым исследованиям, в Финляндии самая чистая природная вода. А самая опасная вода в Азербайджане, в ней содержится большое количество метана, поэтому, если чиркнуть спичку и бросить в нее, она загорится. Ну а в Сицилии есть озеро, в котором подводные кислотные источники делают воду отравленной и абсолютно непригодной.
Морская вода, оказывается, очень питательная, в ней много белка и других веществ. Двадцать тысяч урожаев, собираемых на суше в год, такова питательность воды лишь Атлантического океана.
Самую дорогую воду продают в Америке, городе Лос-Анджелес.
]
Стоимость литра воды составляет 90 долларов США, упакована такая вода в бутылки со стразами от Swarovski.
Другие интересные факты о гидросфере
Уникальное природное явление каждый год происходит на Южнокорейском полуострове, когда Восточно-Китайское море из-за отливов расступается между двумя островами Модо и Чиндо.
Так называемая тропа, имеет длину 2 км и ширину 40м, по этому случаю даже проводится фестиваль «Разделение моря» на который съезжаются тысячи туристов.
Самой полноводной рекой в мире является Амазонка и находится она в Южной Америке. Каждую секунду эта река несет 200 тыс. куб.
метров воды, что составляет 15% всей речной воды мира. Кстати говоря, длина реки Амазонка составляет почти 7 тыс. км, при этом через нее нет ни единого моста.
В Центральной Африке течет река Конго, именно она является самой глубокой, река достаточно полноводна и уступает лишь Амазонке, ширина ее разлива местами доходит до 20 км. Глубинные падения в некоторых участках свыше 230 метров.
Река Конго
Самая мутная река в мире течет в Китае и название ее Хуанхэ. Желтое море поэтому так и называется, из-за большого объема горных пород, которые эта река несет в него, при этом вода в море окрашивается в желтый.
Хуанхэ
Вы когда-либо слышали о таком понятии, как «речной перекресток»? Так вот это редкое явление есть в Польше, где реки Нельба и Велна пересекаются под углом в 90˚. Что самое интересное их воды при этом не смешиваются из-за разницы в уровне течений, скорости и температуры.
Еще одним уникальным местом по праву считается «Зеленое озеро» в Австрии, у подножья гор. Все дело в том, что зимой дно этого озера превращается в парк с беседками для отдыха, так как глубина составляет не больше двух метров.
Но с потеплением и таянием снега на горных вершинах, вода устремляется вниз, и глубина озера достигает 12м.
Озеро Грюнер Зе, именно так в переводе на немецкий оно называется, излюбленное место дайверов, только представьте себе зеленые луга, скамейки и дорожки парка под водой.
Зеленое озеро
Еще одно озеро Байкал, которое просто нельзя обойти вниманием находится в Восточной Сибири, Россия. Оно самое глубокое на Земле, и является крупнейшим резервуаром пресной воды в природе. Вода в озере настолько чиста и прозрачна, что видно дно на глубине 40 метров.
Вот такая интересная и поражающая своими удивительными местами и фактами гидросфера Земли.
Гидросфера
Гидросфера – водная оболочка нашей планеты, включает в себя всю воду, химически не связанную, независимо от ее состояния (жидкую, газообразную, твердую).
Гидросфера является одной из геосфер, располагающейся между атмосферой и литосферой.
Эта прерывистая оболочка включает все океаны, моря, континентальные пресные и соленые водоемы, ледяные массивы, атмосферную воду и воду в живых существах.
Примерно 70% поверхности Земли покрыты гидросферой. Ее объем около 1400 млн. кубометров, что составляет 1/800 объема всей планеты. 98% вод гидросферы – Мировой океан, 1,6 % заключено в материковых льдах, остальная часть гидросферы приходится на долю пресных рек, озер, подземных вод.
Таким образом, гидросфера делится на Мировой океан, подземные воды и континентальные воды, причем каждая группа, в свою очередь, включает подгруппы более низких уровней.
Так, в атмосфере вода находится в стратосфере и тропосфере, на земной поверхности выделяют воды океанов, морей, рек, озер, ледников, в литосфере – воды осадочного чехла, фундамента.
Несмотря на то, что основная масса воды сосредоточена в океанах и морях, а на долю поверхностных вод приходится лишь малая часть гидросферы (0,3%), именно они играют главную роль в существовании биосферы Земли.
Поверхностные воды – это основной источник водоснабжения, обводнения и орошения.
В зоне водообмена пресные подземные воды быстро обновляются в ходе общего круговорота воды, поэтому при рациональной эксплуатации можно использовать их неограниченно долгий срок.
В процессе развития молодой Земли гидросфера формировалась при становлении литосферы, которая за геологическую историю нашей планеты выделила огромное количество водяного пара и подземных магматических вод.
Гидросфера образовалась в ходе длительной эволюции Земли и дифференциации ее структурных компонентов. В гидросфере впервые на Земле зародилась жизнь. Позднее в начале палеозойской эры состоялся выход живых организмов на сушу, и началось постепенное расселение их на континентах.
Жизнь без воды невозможна. В тканях всех живых организмов содержится до 70-80% воды.
Воды гидросферы постоянно взаимодействуют с атмосферой, земной корой литосферы и биосферой. На границе между гидросферой и литосферой формируются практически все осадочные горные породы, которые составляют осадочный слой земной коры.
Гидросферу можно рассматривать как часть биосферы, так как она полностью заселена живыми организмами, которые, в свою очередь, оказывают влияние на состав гидросферы.
Взаимодействие вод гидросферы, переход воды из одного состояния в другое проявляется как сложный круговорот воды в природе. Все виды круговорота воды различных объемов представляют собой единый гидрологический цикл, в ходе которого осуществляется возобновление всех типов вод.
Гидросфера является незамкнутой системой, воды которой тесно взаимосвязаны, что обусловливает единство гидросферы как природной системы и взаимовлияние гидросферы и других геосфер.
Биосфера Земли. Гидросфера
Мы поставили здесь гидросферу, т.е. океаны, моря, озёра и другие вместилища воды на первое место. И это по праву. Ведь жизнь зародилась в воде, в океане.
В результате немыслимо огромного числа хаотических столкновений растворённых в воде веществ, разнообразных химических реакций и превращений с участием лучистой энергии Солнца, протекавших миллиарды лет в Мировом океане, появились белковые молекулы и структуры.
В процессе разнообразных реакций и комбинаций появились первые живые существа — одноклеточные простейшие организмы. Постепенно живые организмы развивались, видоизменялись, одни виды исчезали, другие превращались в другие виды.
Появились растительные и животные организмы, процессы развития и усложнения живых существ, длившиеся миллиарды лет, привели к появлению млекопитающих и в конечном итоге человека. Примерно так эволюционное учение объясняет происхождение жизни или живого вещества.
Итак, вначале была вода. Как и откуда появилась вода на Земле? Вероятно, этого мы никогда не узнаем, хотя существует много гипотез по этой проблеме — научных, околонаучных и просто фантастических. Например, ранее считалось, что вода имеет кометное происхождение и была накоплена нашей планетой из попадающих в ее поле притяжения комет.
Но более современные научные расчёты показывают, что такое огромное количество воды какое есть на Земле просто не могло быть обеспечено кометами, даже если на раннем этапе развития Солнечной системы их было гораздо больше, чем сейчас и их траектории движения пересекались бы с траекторией движения Земли.
Более правдоподобной кажется теория метеоритного происхождения воды на Земле, согласно которой, вода накопилась на нашей планете за относительно короткий срок по масштабам планеты — 200-500 млн. лет на раннем этапе её формирования, начиная со времени остывания поверхности планеты, из бомбардирующих её метеоритных потоков.
Новейший анализ состава метеоритов доказывает наличие содержащейся в них кристаллической воды, а отсутствие атмосферы у ранней Земли позволяет сделать вывод о том, что метеоритный «дождь», летевший в то время на планету, не сгорал в атмосферных слоях, как сейчас это происходит, а пополнял её массу собственным веществом, содержащим молекулы воды, высвобождаемые при столкновениях метеоритов с поверхностью Земли. Страшно вообразить, какая масса метеоритов обрушилась на молодую планету, поистине Земля прошла через муки ада, собрав на своем пути громадный метеоритный пояс.
Далее в своём рассказе мы исходим из того факта, что вода на Земле есть, её много и … мало, смотря по тому, с чем сравнивать. Но вода покрывает более 71% всей поверхности Земного шара и это, возможно, было определяющим для появления и развития жизни на Земле. Вода и лучистая энергия Солнца стали основой биосферы Земли.
Огромное разнообразие животного и растительного мира в океанах и морях поражает воображение. Здесь жизнь охватывает «диапазон» от простейших и планктона до акул и синих китов. Даже в глубочайших впадинах Мирового океана живут черви, моллюски, ракообразные и другие животные.
Что говорить о Мировом океане, если даже лужа, оставшаяся после дождя в низине луга или в мелкой впадине на лесной поляне, через несколько дней превращается в огромный мир живых существ, живущий своей особой, сложной жизнью.
Здесь и мельчайшие рачки-босмины, и дафнии, и циклопы, и комары, не говоря уже о простейших амёбах и инфузориях.
]
Не меньшее разнообразие жизни и на суше. Животный и растительный мир мы наблюдаем на всех уровнях — от низменностей до горных вершин. Некоторые птицы, например, клушницы, живут даже в горах на высоте до 8000 метров.
Однако мы не можем дальше углубляться в вопросы зоологии, потому что темой этого раздела является биосфера.
Термин «биосфера» означает совокупность всего живого и ту среду, в которой существует, развивается и с которой взаимодействует всё живое на Земле. Границы биосферы — это границы среды, где в той или иной форме существует жизнь.
Термин «биосфера» (греч. «биос» — жизнь, «сфера» — шар) впервые применил в 1875 г. австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831-1914).
Строение и деятельность биосферы исключительно сложны. Считается, что биосфера, как и живое вещество, существует на Земле на протяжении всей геологической истории. Трудно представить себе громадное время эволюции живых существ на Земле. Оно исчисляется миллиардами лет.
И всё это громадное время живое вещество и вся биосфера постоянно меняются. Биосфера, существующая на Земле, скажем, сто или двести миллионов лет назад, мало похожа на современную биосферу.
Чередование биосфер, сходное с чередованиями поколений, происходит постоянно, только периодичность таких чередований измеряется миллионолетиями.
Учение о биосфере создал в первой трети XX века великий русский учёный Владимир Иванович Вернадский. Исследуя живые организмы, он разработал учение о живом веществе, на базе которого развилась наука биогеохимия.
Его учение о живом веществе было более глубоким, чем возникшее в те же годы новое физическое мировоззрение. Вернадский подчёркивал, что создание учения о живом веществе он считает своей главной заслугой перед наукой и человечеством.
Вернадский, рассматривая организацию и эволюцию биосферы, пришёл к выводу, что наступает новое состязание, новая фаза биосферы — ноосфера, т.е. сфера разумной деятельности человека.
Насколько разумна деятельность современного человека в отношении к биосфере и в целом к окружающей природе, мы ещё попытаемся оценить на дальнейших страницах нашего сайта.
А пока для оценки того, насколько Вернадский верил в силу человеческого разума, приведём его слова из статьи «Несколько слов о ноосфере», опубликованной за полгода до смерти автора: «Можно смотреть на наше будущее уверенно. Оно в наших руках. Мы его не выпустим!»
И ещё.
Несмотря на огромные потрясения, которые Вернадский пережил в связи с первой мировой войной, революционным переворотом 1917 года, гражданской войной, массовыми сталинскими репрессиями тридцатых-сороковых годов и трагедией Отечественной войны, которая ещё продолжалась при его жизни (он умер 6 января 1945 года), несмотря на всё это, Вернадский не потерял веру в человеческий разум. Напротив, он считал, что через научную организацию общества и достижения науки человечество эволюционирует к созданию нового жизненного проявления, нового разумного вида на Земле. Даже так!
Невольно вспоминается из Библии: «Блажен, кто верует…«, когда сравниваешь ожидания великого учёного с действительностью.
Итак, биосфера — это область жизни, особая оболочка нашей планеты, где существует жизнь. Биосфера не ограничивается атмосферой и гидросферой, но включает в себя также поверхность Земли и почвы, где бушует жизнь, постоянно заявляя о себе чередующимися всходами, цветением и увяданием.
Живое вещество — это совокупность всего живого на Земле.
Разнообразие живых существ, их способность приспосабливаться к среде обитания, способность к эволюции и усложнению своих структур и функций давно составляют предмет исследований науки.
О немыслимой сложности всего живого можно говорить до бесконечности. Изучение жизни ведётся на всех уровнях: на молекулярном, клеточном, на уровне организма, сообщества, на уровне экологических систем и даже планетарном.
Альберт Эйнштейн говорил: «Самое непостижимое в мире — то, что он постижим.» В этом с автором теории относительности хочется согласиться, когда узнаёшь о больших достижениях биологической науки за последние десятилетия, особенно об успехах в изучении механизма наследственности, этого сложнейшего и таинственного свойства живого вещества.
В природе постоянно происходит круговорот воды, связывающий воедино все водные ресурсы Земли, где бы они ни находились: в атмосфере, гидросфере, биосфере.
Круговорот воды на Земле происходит за счёт энергии Солнца.
Вода испаряется, под действием воздушных течений разносится по всему свету, затем конденсируется, выпадает на земную поверхность, снова возвращается в Океан. И так снова и снова.
По мнению большинства ученых, общее количество воды на Земле остается практически неизмененным.
Незначительные потери воды в высших слоях атмосферы происходят под действием космических лучей, разлагающих водяные пары на водород и кислород. Водород при этом теряется в межпланетном пространстве.
Эти потери компенсируются поступлением воды, которая выделяется при извержении вулканов. Её называют ювенильной.
По утверждению геологов, даже из глубоких недр планеты ежегодно выносится от 0,25 до одного кубического километра первозданной, так называемой ювенильной воды. Есть даже гипотеза, что благодаря этому выносу (вулканическому) за миллиарды лет существования земного шара и образовались все запасы воды на его поверхности. Правда, астрофизики настаивают на космической гипотезе происхождения воды.
Гидросфера, её состав и значение. Свойства: незаменимость, единство всех видов вод, способность к самоочищению, активность водообмена
гидросфера — прерывистая водная оболочка Земли, совокупность океанов морей, континентальных вод и ледяных покровов. Моря и океаны занимают
71 % земной поверхности. Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3 % от ее площади. На долю ледников приходится 1,6 % запасов воды в гидросфере, их площадь составляет 10 % площади континентов. Объем Мирового океана составляет более 0,1 % объема земного шара, толщина 0,03 % земного диаметра.
Мировой океан — колыбель всего живого на Земле, Полужидкие,
коллоидные многомолекулярные вещества были исходным строительным
материалом зарождающейся органической жизни на планете, они возникли
в водах океана. Морская вода содержала всё для построения живых
организмов и протекания обмена веществ и защищала от губительных лучей
Солнца.
Пресная вода составляет не более 1 % из общего количества воды на Земле, на каждого жителя приходится примерно 8 км3 пресной воды. В |каждых 100 л воды содержится 97 л соленой воды, наполняющей моря и океаны, пресной — лишь 3 литра, 2 л находится в ледниках.
Большая часть пресной воды недоступна, так как 70 % пресной воды содержится в ледниковых покровах, льды покрывают 1 млн км2 суши, из них 14 млн км2 находится в Антарктиде, 58 тыс.км2 в Арктике. Запасы пресной воды на Земном шаре огромны, но распространена она неравномерно.
Высокая активность водообмена многократно увеличивает их запасы.
Под активностью водообмена понимают скорость возобновления отдельных водных ресурсов гидросферы, которая выражается числом лет, необходимых для полного возобновления водных ресурсов.
Для Мирового океана она составляет 3000 лет, подземных вод 5000 лет (зона активного водообмена 300 лет), полярных ледников 8000 лет. В реках водообмен происходит за 11-14 лет. Запасы влаги составляют 8-10 дней.
25 миллиметровый слой водяного пара в атмосфере обеспечивает не только физиологические потребности человека, но и нормальное функционирование многочисленных экосистем на Земле.
Человек на 60 % состоит из воды, но распределена она неравномерно: в живых тканях 20 %, в костях 25 %, в печени 70 %, в мышцах 75 %, в крови 80 % и в мозге 85 % от общего веса.
]
Исключительна роль океана в обеспечении жизни на Земле, формировании погоды и климата.
Важнейшее свойство гидросферы — незаменимость. Единство всех видов природных вод (Мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод) осуществляется в процессе круговорота. Океан — величайший испаритель, важнейшее звено в круговороте воды.
Движущими силами этого глобального процесса служат поступающая на поверхность Земли тепловая энергия Солнца и сила тяжести, обеспечивающие перемещение и возобновление природных вод всех видов.
Под воздействием тепловой энергии Солнца с поверхности Мирового океана и континента ежегодно испаряется 577 км воды, слой 1130 мм перемещается воздушными массами. Часть воды возвращается в Мировой океан в виде выпадающих атмосферных осадков. Теплоемкость воды в 3,5 тыс.
раз больше теплоемкости воздуха. Поглощая огромное количество тепловой энергии и медленно ее отдавая, вода служит регулятором климатических процессов глобального масштаба.
Мировой океан — гигантская кладовая биологических ресурсов, природных ископаемых, неисчерпаемый источник энергии будущего кислорода и пищи. Проблема сохранения океана является проблемой сохранения биосферы в целом.
ГИДРОСФЕРА. Вода и биосфера
Внешняя оболочка Земли занята биосферой. И вполне правильно, когда биосферу называют еще «областью жизни» или «живым покровом» Земли. Это огромное пространство, включающее атмосферу, гидросферу и литосферу, населяют различные виды живых организмов.
Верхняя граница биосферы охватывает нижние слои стратосферы до высоты озонового экрана (в среднем до 20 км), в котором задерживается большая часть ультрафиолетовой радиации, губительно действующей на живые организмы. Нижняя граница биосферы определяется на глубине 3—3,5 км ниже поверхности земной коры.
Наиболее благоприятные условия для жизни и развития организмов имеются на поверхности суши, в прилегающих к ней слоях атмосферы и в приповерхностных слоях морей и океанов.
Основоположником учения о биосфере является выдающийся русский ученый, академик В. И. Вернадский, который оценил жизнь в общепланетарном масштабе как качественно новое геологическое явление. Центральное место в биосфере занимает «живое вещество», которое, по В. И.
Вернадскому, представляет собой совокупность всех живых организмов (животных, растений, микроорганизмов), численно выраженное в их элементарном химическом составе, в весе и энергии.
Хотя в количественном отношении живое вещество (по сравнению с неорганическим) занимает незначительное место, оно играет важнейшую роль в формировании биосферы. «На земной поверхности,— писал В. И.
Вернадский,— нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».
Подсчитано, что на Земле обитает около 3 млн. видов живых организмов, из которых 300 тыс. приходятся на долю растений. Однако растения создают 97—98% всей биомассы суши, остальная часть (1—3%) животные и микроорганизмы.
Водная среда играла важнейшую роль в возникновении жизни на Земле. В. И. Вернадский писал: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты.
Нет природного тела, которое могло бы сравниться по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических цроцессов.
Не только земная поверхность, но и глубокие — в масштабе биосферы — части планеты определяются, в самых существенных своих проявлениях, ее существованием и ее свойствами».
Вода является постоянным спутником и необходимым условием воспроизводства живого органического мира. Как известно, в основе образования и накопления первичного живого органического вещества лежит фотосинтез.
Под действием солнечной энергии углекислый газ и вода в листьях растений распадаются на кислород, выделяющийся в атмосферу, и углерод, идущий на образование живого органического вещества растений — углеводороды.
Только живое вещество, усваивая солнечную энергию, способно строить новые ткани, способно само себя воспроизводить. По подсчетам биологов, живое вещество ежегодна воспроизводит примерно 10% своей общей массы.
Живые организмы производят огромную работу по перераспределению вещества земной коры и созданию новых химических соединений
Живые организмы вовлекают в процесс круговорота кислорода, углерода и азота также большие массы минеральных веществ и различных других химических элементов, превращая их в биогенное вещество. Живые организмы способны усваивать и концентрировать из среды обитания практически все элементы периодической системы.
Гидросфера (водная оболочка) — это совокупность океанов, морей, озер, рек, ледяных образований, подземных и атмосферных вод. Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза превышает территорию суши. Океанические воды покрывают почти три четверти поверхности земного шара слоем толщиной около 4 тыс. м.
Занимая промежуточное положение между атмосферой и литосферой, гидросфера постоянно находится с ними в тесной взаимосвязи. Одним из ее проявлений является влагооборот. Последний играет важную роль в создании условий жизни во всей биосфере,
Объем гидросферы [М. И. Львович, 1974]
Части гидросферы
Объем воды, тыс. км3
От общего объема, %
Мировой океан
1 370 323
93,96
Подземные воды
GO ООО
4,12
Зоны активного водообмена
4 000
0,27
Ледники
24 000
1,65
Озера
280
0,019
Почвенная влага
85
0,006
Пары атмосферы
14
0,001
Речные воды
1,2
0,0001
Итого:
1 454 193
100
В том числе около 5 тыс. км3 воды в водохранилищах. В том числе около 2 тыс. км8 оросительных вод.
По данным табл. 1, на поверхности Земли содержится почти 1,5 млрд. м3 воды, из этого количества 93,96% сосредоточено в океанах и морях, немногим больше 4% представляют воды, находящиеся на суше, и 1,65% воды сковано в ледниках.
Реферат: Роль гидросферы в самоорганизации биосферы
Сущность понятия «самоорганизация биосферы». Экологические функции гидросферы в формировании климата и развитии жизни на Земле. Особенности биогеохимического круговорота воды в природе. Последствия загрязнения гидросферы. Способы самоочищения водоемов.
Краткое сожержание материала:
Размещено на
Реферат
по дисциплине «Экология»
Роль гидросферы в самоорганизации биосферы
Введение
Вода — важнейшая составляющая всего живого на земле. Гидросфера — водная оболочка земли, совокупность океанов, морей, вод континентов, ледниковых покровов. Вода сыграла важнейшую роль в эволюции живых организмов.
До недавнего времени антропогенное воздействие на гидросферу было незначительным, и природа сама справлялась с восстановлением чистоты водных ресурсов.
Однако в результате научно-технического прогресса это воздействие становится настолько губительным, что человечество стремится к «точке невозврата».
Актуальность проблемы очевидна, изучение методов очистки воды — это очень важно для современности.
Объектом исследования является биосфера.
Предметом исследования является гидросфера как составная часть в эволюции биосферы.
Цель исследования: выявить роль гидросферы в самоорганизации биосферы и очищение водоемов.
Исходя из поставленной цели, были сформулированы следующие задачи:
1) Познакомиться с понятием «самоорганизация биосферы»;
2) Рассмотреть подробно экологические функции гидросферы;
3) Познакомиться с понятием «круговорот воды»;
4) Рассмотреть способы самоочищения водоемов;
1. Самоорганизация биосферы
Антиэнтропийное свойство биосферы характеризует ее самоорганизацию и всех ее элементов.
Под самоорганизацией понимается необратимый процесс (обратный процесс невозможен или крайне маловероятен), приводящий в результате кооперативного (совместного) действия подсистем к образованию более сложных структур всей системы. Самоорганизация — элементарный процесс эволюции, состоящей в неограниченной последовательности процессов самоорганизации.
Основное, что отличает самоорганизацию от других процессов, например, от процессов роста, является качественное изменение состояния, в котором находится система, и это изменение происходит скачком. [1]
Гидросфера — водная оболочка земли, которая покрывает 71% нашей планеты, она является одной из важнейших составных частей биосферы и играет немаловажную роль в ее самоорганизации.
2.Экологические функции гидросферы
Вода выполняет четыре очень важных экологических функции:
1) является важнейшим минеральным сырьем, главным природным ресурсом потребления (человечество использует ее в тысячу раз большее, чем угля или нефти);
2) является основным механизмом осуществления взаимосвязей всех процессов в экосистемах (обмен веществ, тепла, рост биомассы);
3) является главным агентом-переносчиком глобальных биоэнергетических экологических циклов;
4) является основной составной частью всех живых организмов.
Для огромного количества живых организмов, в особенности на ранних этапах развития биосферы, вода была средой зарождения и развития.
]
Огромную роль сыграют воды в формировании поверхности Земли, ее ландшафтов, в развития экзогенных процессов (склоновых, карстовых), переносе химических веществ глубь Земли и на ее поверхности, транспортировании загрязнителей окружающей среды.
Водяной пар в атмосфере выполняет функцию мощного фильтра солнечной радиации, а на Земле — нейтрализатора экстремальных температур, регулятора климата. Основную массу воды на планете составляют соленые воды Мирового океана. Средняя соленость этих вод—35 % (то есть в І л океанической воды помещается 35 г солей).
Самая соленая вода в Мертвом море-260 % в (в Черном- 18 %. Балтийском — 7%). Химический состав океанических вод, как считают специалисты, очень похожий на состав человеческой крови — в них помещаются почти все известные нам химические элементы, но, конечно, в разных пропорциях.
Частица кислорода, водорода, хлора и натрия составляет 95,5 %.
Химический состав подземных вод очень разнообразный.
В зависимости от состава вмещающих пород и глубины залегания они изменяются от гидрокарбонатно-кальциевых к сульфатных, сульфатно-натриевых и хлоридно-натриевым, за минерализацией от пресных к рассолу с концентрацией 600 %, часто с наличием газовой компоненты. Минеральные и термальные подземные воды имеют большое бальнеологическое значение, есть одним из рекреационных элементов природной среды.
Из газов, раскрытых в водах Мирового океана, наиболее важными для биоты является кислород и углекислый газ. Общая масса углекислого газа в океанических водах превышает его массу в атмосфере приблизительно в 60 раз.
Следует отметить, что углекислый газ океанических вод потребляется растениями во время фотосинтеза. Часть его, которая вошла в кругооборот органического вещества, расходуется на построение известняковых скелетов кораллов, ракушек.
После отмирания организмов углекислый газ возвращается у воды океана за счет растворения остатков скелетов, панцирей, ракушек. Частично он остается в карбонатных осадках на дне океанов.
Большое значение для формирования климата и других экологических факторов имеет динамика огромной массы океанических вод, которые постоянно находятся в движении под влиянием неодинаковой интенсивности солнечного прогревания поверхности на разных широтах.
Океанические воды сыграют основную роль в кругообороте воды на планете. Подсчитано, что приблизительно за 2 млн лет вся вода на планете проходит через живые организмы, средняя продолжительность общего цикла обмена воды, привлеченной в биологический кругооборот, составляет 300—400 лет. Приблизительно 37 раз на год (то есть каждые десять дней) изменяется вся влага в атмосфере. [4]
3. Круговорот воды
Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) — процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из испарения, конденсации и осадков.
Моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, на суше — положение обратное. Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом её общее количество остаётся неизменным.
Различают несколько видов круговоротов воды в природе:
1) Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.
2) Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.
3) Внутриконтинентальный круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадает на сушу в виде атмосферных осадков. [2]
В ходе фотосинтеза растения используют водород воды в построении органических соединений, освобождая молекулярный кислород. В процессах дыхания всех живых существ, при окислении органических соединений вода образуется вновь. В истории жизни вся свободная вода гидросферы многократно прошла циклы разложения и новообразования в живом веществе планеты.
Один из основных путей круговорота воды — транспирация, то есть биологическое испарение, осуществляется растениями, поддерживая их жизнедеятельность. Количество воды, выделяющееся в результате транспирации, зависит от вида растений, типа растительных сообществ, их биомассы, климатических факторов, времени года и других условий.
Благодаря транспирации в растении сохраняется непрерывный ток воды и солей, а листья не перегреваются на солнце. Вода испаряется в основном листьями. Клетки мезофилла листа постоянно выделяют в межклетники пары воды, которая затем уходит.
Величину транспирации измеряют в граммах воды, испаряемой за час с единицы массы листа. Еще важнее показатель, называемый транспирационным коэффициентом: это отношение массы воды, потребленной за весь жизненный цикл растения, к его сухой массе.
Обратная величина, называемая продуктивностью транспирации, показывает, какое количество сухого вещества образуется в растении при расходе определенного количества воды.
Этими показателями широко пользуются в селекционной и сельскохозяйственной практике при отборе засухоустойчивых форм или расчете поливов. Водные растения проблему тран…
Вода как информационная основа живых систем (обычная и необыкновенная вода)
Вода как информационная основа живых систем (обычная и необыкновенная вода)
Земной шар содержит около 16 млрд.км3 воды, что составляет 0,25 % массы всей нашей планеты. Вода покрывает около 510 млн. км3 поверхности Земли (около 3/4 поверхности). На долю гидросферы Земли (океаны, моря, озера, реки, ледники и подземные воды) приходится 1,386 млрд.км3. Общее количество пресной воды (озера и реки) на Земле составляет лишь около 24 млн.
км3, причем 23 млн.км3 приходится на ледяные массивы Антарктиды и Гренландии, а водяной пар атмосферы 13 тыс. км3 . В живых организмах суммарный запас воды в несколько раз больше, чем в реках. В среднем в растениях и животных содержание влаги доходить до 80% массы.
По расчетам специалистов, в составе мантии Земли воды содержится в 1012 раз больше, чем в Мировом океане.
Наши предки, жившие много столетий назад, не знали кока-колы, лимонада, пива и других приятных напитков и утоляли жажду природной водой. И вода эта была, говоря современными терминами, доброкачественной.
Это означает, что в ней отсутствовали вредные для здоровья примеси вроде различных канцерогенных веществ, нефтепродуктов и т.д.
И в те далёкие времена люди, конечно, болели, но причины болезней чаще всего определялись не употреблением воды.
В понятие национальной безопасности в США включают 6 факторов: оборону, иностранные связи, экономическую мощь, политическое руководство и качество жизни.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по влиянию на качество жизни первое место занимают неправильное питание и потребление недоброкачественной питьевой воды.
]
Известно, что более половины всех болезней людей непосредственно связано с употреблением некачественной питьевой воды.
Ежедневно в Земном шаре по данным ВОЗ умирает от употребления загрязненной недоброкачественной воды 25 000 человек!
Поэтому чистая вода одна из самых главных, первостепенных проблем, стоящих перед человечеством в XXI веке.
Академик В.И.Вернадский писал: Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных, геологических процессов. Нет земного вещества минерала, горной породы, живого тела, которое её бы не заключало. И если жизнь без воздуха, а именно без кислорода, возможна (анаэробные организмы), то без воды нет.
Водные запасы на Земле огромны, они образуют гидросферу — одну из мощных сфер нашей планеты. Она объединяет все воды земного шара, включая океаны, моря и поверхностные воды суши. В более широком смысле к гидросфере относят подземные воды, лед и снег Арктики и Антарктиды, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах.
Гидросфера водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, озёра, водохранилища, реки, подземные воды, почвенную влагу, составляет около 1,4 млрд. км3, причём на долю воды суши приходится всего около 90 млн. км3. Из них подземные воды составляют 60, ледники 29, озёра 0,75, почвенная влага 0,075.
Единовременный запас воды всех рек планеты составляет 1 200 км3, при годовом стоке в океан около 36000 км3. Около 5% стока рек за год идет на нужды людей, в основном на орошение полей. Гидросфера играла и играет основополагающую роль в геологической истории Земли, в формировании физической и химической среды, климата и погоды, в возникновении жизни на нашей планете.
Она развивалась вместе и в тесном взаимодействии с литосферой, атмосферой, а затем и живой природой.
В атмосфере вода находится в виде пара, тумана и облаков, капель дождя и кристаллов снега (всего 1315 тыс. км3). Около 10% поверхности суши постоянно занимают ледники. На севере и северо-востоке России, на Аляске и Севере Канады общей площадью около 16 млн.км2 всегда сохраняется подпочвенный слой льда (всего 0,5 млн. км3 ).
В земной коре литосфере содержится, по разным оценкам, от 1 до 1,3 млрд. км3 воды, что близко к содержанию её в гидросфере. В земной коре значительные количества воды находятся в связанном состоянии, входя в состав некоторых минералов и горных пород (гипс, гидратированные формы кремнезёма, гидросиликаты и др.).
Огромные количества воды (около 13-14 млрд. км3) сосредоточены в более глубоких недрах мантии Земли. Выход воды, выделявшейся из мантии в процессе разогревания Земли на ранних стадиях её формирования, и дал, по современным воззрениям, начало гидросфере.
Ежегодное поступление воды из мантии и магматических очагов составляет около 1 км3.
Все воды Земли постоянно взаимодействуют между собой, а также с атмосферой, литосферой и биосферой.
Планетарные запасы воды вовсе не статичны и количество воды на Земле с каждым днем растет. В последние годы было обнаружено, что ежедневно из космоса на Землю поступает большое количество воды в виде водных астероидов! Эти огромные, многотонные водные астероиды врываются в верхние слои атмосферы, немедленно испаряются и постепенно оседают на Землю.
Фотографии этих водных астероидов-пришельцев, сделанные НАСА, приведены в книге доктора Масару Эмото Послания воды. Почему эти водные астероиды прилетают только на Землю и не посещают другие планеты, например Марс, пока загадка.
На вопрос, происходит ли это только сейчас или происходило всё время в истории Земли, никто до сих пор не знает удовлетворительного и достоверного ответа.
Вода — матрица жизни, основа обмена веществ, изменяя свою структуру, свои физико-химические свойства, она регулирует в организме жи�
