Экологические функции гидросферы кратко

Обновлено: 07.07.2024

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.

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:

Рассмотреть подробно экологические функции гидросферы;

Рассмотреть способы самоочищения водоемов;

1. Самоорганизация биосферы

Самой крупной, глобальной экосистемой планеты является биосфера. Понятие биосфера было введено в 1875 году австрийским ученым-геологом Эдуардом Зюссом. Зюсс понимал под биосферой все пространство атмосферы, гидросферы и литосферы, где встречаются живые организмы. Но наибольшее развитие это понятие получило в трудах нашего соотечественника академика Владимира Ивановича.Вернадского, который, по сути дела, создал новую науку - теорию биосферы. Под биосферой он понимал все пространство литосферы, гидросферы и атмосферы, где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть где встречаются организмы или продукты их жизнедеятельности и, которое обладает антиэнтропийными свойствами. [6]

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.

Вода выполняет четыре очень важных экологических функции:

является важнейшим минеральным сырьем, главным природным ресурсом потребления (человечество использует ее в тысячу раз большее, чем угля или нефти);

является основным механизмом осуществления взаимосвязей всех процессов в экосистемах (обмен веществ, тепла, рост биомассы);

является главным агентом-переносчиком глобальных биоэнергетических экологических циклов;

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]

Основой самоподдержания жизни на Земле являются биогеохимические круговороты. Процессы созидания органического вещества, аккумулирующего энергию, и противоположные процессы его разложения с высвобождением этой энергии одинаково необходимы для существования жизни.

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:

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.

Малый, или океанический, круговорот - водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.

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.

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 транспирации решают "от противного": самое главное для них - найти и сохранить источник воздуха. Они поглощают воздух из воды, посылают на поверхность воды длинные стебли, подают его через устьица, расположенные не на нижней поверхности листа, как у большинства наземных растений, а на верхней. Этот воздух подается вниз в стебли и в корни по межклеточным каналам и служит источником углекислого газа для темновых реакций фотосинтеза.[3]

Транспирация растений на отдельных участках земной поверхности может составить до 80-90 % выпадающих здесь осадков, а в среднем по всем климатическим поясам - около 30 %. В истории биосферы появление наземной растительности вызвало за счет транспирации перераспределение осадков над морем и сушей и тем самым косвенно повлияло на размеры речного стока и процессы физического и химического выветривания. [7]

4. Способы самоочищения водоемов

биосфера экологический самоочищение вода

Загрязнение водоемов приводит к изменению структуры сообществ, их видового и количественного состава. Интенсивные загрязнения сельскохозяйственными и бытовыми стоками приводят к зарастанию и заболачиванию водоемов, а промышленными - к нарушению и полной деградации биоценозов.

Водоемы обладают уникальным свойством - способностью к самоочищению. Это комплекс воздействия химических, физических и биологических факторов на экосистему водоема, в результате деятельности которых качество воды приходит к первоначальному (или близкому к нему) состоянию. Разумеется, это наблюдается при небольшой степени загрязнения водоемов.

К физическим факторам относятся такие процессы, как седиментация (осаждение) взвешенных веществ, ветровые перемешивания, течения, колебания температур и др. Химические процессы самоочищения - это окисление и распад органических веществ в водоеме, которые приводят к появлению в среде относительно простых соединений (аммиак, углекислота, нитраты, сульфаты, фосфаты, метан). Они в дальнейшем утилизируются различными микроорганизмами. Биологическое самоочищение водоемов осуществляется за счет жизнедеятельности растений, животных, грибов, бактерий и тесно связано с физико-химическими процессами.

Самоочищение водоемов осуществляется в анаэробных и аэробных условиях. Анаэробно (без участия кислорода) протекают процессы разрушения органических веществ, с преимущественным участием бактерий, грибов и простейших. В этом случае в процессе распада органического материала в среде накапливают промежуточные продукты (аммиак, сероводород, низкомолекулярные жирные кислоты и др.), которые при наличии кислорода окисляются далее.

В аэробных условиях разрушение органического субстрата осуществляется в присутствии кислорода до простых соединений, которые в дальнейшем вовлекаются в биотический круговорот. В этом процессе принимают участие практически всё население водоемов. Большую роль в процессах самоочищения загрязненных вод играют прибрежно-водные растения.

Прибрежно-водная растительность, выделяя при фотосинтезе кислород, оказывает благотворное влияние на кислородный режим прибрежной зоны водоема. Обитающие на поверхности растений бактерии и водоросли активно участвуют в очистке воды. В зарослях прибрежно-водных растений развивается фитофильная фауна, которая также принимает участие в самоочищении толщи воды и донных отложений; организмы бентоса (дна) утилизируют органическое вещество илов и обитающих там бактерий. Под влиянием этих процессов в воде повышается содержание растворенного кислорода, возрастает ее прозрачность и содержание биогенных веществ, снижается минерализация воды и количество промежуточных продуктов распада органического вещества.

В последние годы прибрежная растительность (макрофиты) стала успешно использоваться в практике очистки вод от биогенных элементов, фенолов, ароматических углеводородов, микроэлементов, нефти и нефтепродуктов, тяжелых металлов, различных минеральных солей из сточных вод, в обеззараживании животноводческих стоков от разных форм патогенных микроорганизмов.

Роль прибрежно-водных растений в самоочищении водоемов в общем виде можно свести к следующему:

Механическая очистительная функция, когда в зарослях растений задерживаются взвешенные и слаборастворимые органические вещества;

Минерализация и окислительная функция (разрушение и минерализация сложных органических соединений до простых и безвредных);

Детоксикация органических загрязнителей (поглощение из воды вредных веществ).

В результате аварий и утечек ежегодно теряются значительные количества нефти. Существенная часть ее в конечном счете оказывается в водоемах.

Разрушение нефти и нефтепродуктов осуществляется в основном за счет жизнедеятельности нефтеокисляющих и сапрофитных бактерий. Процесс разрушения нефти происходит сразу же после ее поступления в водоем; количество микроорганизмов резко увеличивается, достигая своего максимума на 3-4 день. Микробиологические процессы приводят к разрушению нефтяной пленки и нефти в толще воды, уменьшению концентрации в воде кислорода и, наоборот, - к увеличению содержания углекислоты. По мере уменьшения количества нефти численность бактерий постепенно снижается.

В процессе разрушения нефти часть окисленных соединений включается в метаболизм бактерий и растений, а оставшаяся - перерабатывается с образованием нетоксичных и малотоксичных соединений. Так что, разложение нефти - результат совместной деятельности гетеротрофных микроорганизмов и прибрежно-водных растений. Первые выступают, как основные деструкторы и минерализаторы загрязняющих веществ, а вторые - как поглотители и потребители окисленных соединений.[5]

Пока водоемы нашей планеты еще могут бороться с различными загрязнениями, благодаря различным природным факторам. Однако, антропогенное воздействие на них становится с каждым днем все сильнее и природа уже не справляется. Поэтому мировые сообщества всерьез задумываются о самостоятельной очистке вод от различных промышленных загрязнителей. Для этого строятся специальные очистные сооружения, а так же используются различные технологии очистки воды (дезодорация, отстаивание и т.д.), а так же практикуется безотходное производство.

Авторские права на материалы принадлежат Всероссийскому Экологическому порталу, за исключением тех, где указан автор или источник. При полном или частичном цитировании всех материалов активная гиперссылка на Всероссийский Экологический портал (ecoportal.su) обязательна.

Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов новостных и других материалов, публикуемых на сайте. Сайт, для обеспечения работоспособности, использует файлы cookie. Продолжая пользоваться сайтом, вы соглашаетесь с их использованием.

Все предложения по работе сайта отправляйте на электронный ящик, опубликованный в разделе контакты.

Гидросферой называют водную оболочку Земли, то есть, всю воду планеты, связанную единым круговоротом.

Гидросфера – самая тонкая оболочка планеты, отсутствующая на других планетах Солнечной системы. Вода на некоторых планетах и их спутниках встречается, но в количествах, не позволяющих говорить о водной оболочке других планет.

Общий объем гидросферы составляет примерно 1390,00 миллионов кубических километров.

Из каких частей состоит гидросфера

Вода находится на нашей планете повсюду и в разном состоянии. Больше всего ее в жидкой форме. Сюда можно отнести:

океаны;
моря;
озера и водохранилища;
реки;
подземные воды.

Здесь нужно понимать, что соленая вода составляет примерно 95% и только 5% — пресная (та, которую потребляет большинство живых организмов).

На планете огромные запасы подземных вод. Ученые оценивают их примерно в 5% от всей гидросферы планеты, но существует теория об огромном подземном океане глубоко в недрах. Правда, мне в это верится с трудом.

В состав гидросферы также входит лед. На планете огромное количество ледников, которые сосредоточены на полюсах нашей планеты. Но если смотреть в абсолютном количестве, то в гидросфере они составляют всего лишь 2%. Узнав это, я был очень удивлен.

Водяной пар также является частью гидросферы, но очень-очень маленькой. Хотя благодаря ему выпадают осадки.

Строение и функции гидросферы

Гидросфера Земли — это термин, который используется для описания совокупности всех водных запасов планеты. В него входят не только пресноводные и соленые водоемы, расположенные на поверхности, но также подземные источники и вода, находящаяся в парообразном и замерзшем состоянии. На планете непрерывно происходит круговорот воды.

Сотни тонн воды каждый день испаряются с поверхности Мирового океана. Одна часть здесь же выпадает в виде дождя, а другая относится ветрами на континенты. Попавшая из Мирового океана жидкость питает подземные источники, испаряется или же возвращается обратно благодаря рекам.

Гидросфера является важнейшей составляющей живой и неживой природы. В каждой клетке любого организма присутствует запас воды. Без данного компонента становятся невозможными обменные процессы. Кроме того, вода необходима для поддержания существующих климатических условий на планете. Фазовые превращения сопровождаются выделением или поглощением тепла.

Вода, присутствующая в атмосфере, создает парниковый эффект, повышающий температуру на планете в среднем на 18°C. Кроме того, поддержанию климатических условий, пригодных для жизни, способствуют существующие подводные течения, которые переносят разогретые экваториальные воды к полюсам.

Использование водных ресурсов

Водопотребители.
Это отрасли, использующие воду для определенных целей, но не возвращающие ее. Среди них теплоэнергетика, сельское хозяйство, черная и цветная металлургия, целлюлозно-бумажная и химическая промышленность.
Водопользователи.
Это отрасли, которые используют воду для своих нужд, но потом всегда ее возвращают. Например, службы хозяйственно-питьевого потребления, морской и речной транспорт, судоходство, рыбное хозяйство.

Стоит отметить, что для жизнеобеспечения города с населением 1 млн человек необходимо более 300 тысяч м³ чистой воды в сутки, причем более 75% вод возвращаются непригодными для живых организмов, т.е. загрязненными.

Что такое гидросфера

Гидросфера представляет собой водную оболочку Земли, расположенную между атмосферой (газовой оболочкой) и литосферой (твердой земной корой).

В состав гидросферы входит вода, которая представлена в 3 состояниях:

жидком;
твердом (ледники);
газообразном (в виде водяного пара, входящего в состав нижних участков атмосферы).

В состав данной системы входит большое количество различных химических элементов: различных минеральных солей, газов, других соединений.

Гидросфера является динамической, постоянно меняющейся системой, образующей круговорот воды в природе, когда жидкость испаряется из источников, поднимаясь в виде газа в атмосферу, а затем конденсируется, выпадая в виде осадков.

Теории формирования

В современном научном обществе существуют 2 основных теории формирования гидросферы.

теллурическая теория;
космическая теория.

Приверженцы теллурической теории считают, что земная кора, атмосфера и водная оболочка планеты формировались в одно и то же время, разделяясь в результате процессов плавления и высвобождения газов, запертых в твердых веществах.

Известно, что Земля сформировалась из протопланетного облака, в составе которого уже находились различные элементы, но они входили в состав твердых частиц. Когда планета достигла довольно большого размера, в ней стали происходить определенные изменения, которые связаны с силами гравитации и распадом радиоактивных элементов в недрах Земли. Все это привело к разогреву планеты, что в свою очередь стало причиной дифференциации ее составных элементов.

Самые легкие из них, постепенно превращаясь в пар, сформировали основу атмосферы, а затем и гидросферы, более тяжелые вошли в состав земной коры и недр планеты (наиболее объемные элементы, например железо и никель, составляют земное ядро и мантию).

Космическая теория гласит, что вся вода, которая содержится на нашей планете, имеет внеземное происхождение. Она была доставлена кометами и метеорами, прилетающими из космоса. В тот период времени, когда планета только сформировалась, она подвергалась постоянным ударам космических тел, в состав которых входили мельчайшие частички воды. Конечно, их количество было весьма незначительным, но благодаря тому, что эта атака продолжалась на протяжении миллионов лет, на поверхности и в недрах планеты скопились масштабные водные запасы.
Существует мнение, что обе этих теории являются верными. Согласно этому мнению, часть гидросферы сформировалась в результате естественных планетарных процессов, характерных для планет земного типа, другая часть прибыла к нам вместе с космическими телами.

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.

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.

Общие сведения

Дефицит чистой пресной воды — главная и актуальная проблема, которая стоит перед людьми. Основная часть планеты покрыта океанами, реками, озерами, морями. Их наличие является обязательным условием жизни всех организмов на земле. Также немаловажны водные запасы и для хозяйственной сферы.
По данным Википедии, каждый год на планете люди расходуют более 3400−3600 тонн воды. Основное количество этого большого объема (приблизительно 75%) уходит на сельскохозяйственные нужды. Без воды не сможет обойтись металлургия, химическая и целлюлозная промышленность, она требуется для бытовых нужд людей. Следствие хозяйственной деятельности — огромный объем сточных вод.

Уже сейчас основная часть водных источников на земле загрязнена. Ежегодно люди вырабатывают примерно 3500 км³ отходов, основная часть попадает в океаны и моря. Естественно, природа может самостоятельно восстанавливаться, однако и для ее защитных механизмов есть определенные ограничения. Современные технологии водоподготовки позволяют стабилизировать положение, но не у каждой страны есть на это средства.

Виды загрязнений

Сегодня известно больше 500 веществ и их производных, которые способны загрязнять естественные водоемы. Однако это не единственная опасность. Можно назвать такие классы загрязнителей вод:

Тяжелыми металлами

В процессе деятельности крупных заводов в пресную воду сбрасываются промышленные стоки, состав которых изобилует различного рода тяжелыми металлами. Многие из них, попадая в организм человека, оказывают на него пагубное воздействие, приводящее к сильному отравлению, смерти. Такие вещества называют ксенобиотиками, то есть элементами, которые чужды живому организму. К классу ксенобиотиков относят такие элементы, как кадмий, никель, свинец, ртуть и многие другие.

Известны источники загрязнений воды данными веществами. Это прежде всего металлургические предприятия, автомобильные заводы.

Естественные процессы на планете тоже могут способствовать загрязнению. Например, вредные соединения в большом количестве содержатся в продуктах вулканической активности, которые время от времени попадают в озера, загрязняя их.

Но, безусловно, антропогенный фактор здесь имеет решающее значение.

Радиоактивными веществами

Развитие ядерной промышленности нанесло существенный вред всему живому на планете, в том числе и водоемам с пресной водой. В процессе деятельности ядерных предприятий образуются радиоактивные изотопы, в результате распада которых выделяются частицы с разной проникающей способностью (альфа-, бета- и гамма-частицы). Все они способны нанести живым существам непоправимый вред, так как при попадании в организм данные элементы повреждают его клетки и способствуют развитию онкологических заболеваний.

Источниками загрязнений могут служить:

атмосферные осадки, выпадающие в районах, где проводятся ядерные испытания;
сточные воды, сбрасываемые в водоем предприятиями ядерной промышленности.
суда, работающие с использованием ядерных реакторов (при аварии).

Неорганические загрязнения

Основными неорганическими элементами, ухудшающими качество воды в водоемах, считаются соединения токсичных химических элементов. К ним относятся ядовитые соединения металлов, щелочи, соли. В результате попадания данных веществ в воду состав ее меняется, она становится непригодной для употребления живыми организмами.

Основным источником загрязнения являются сточные воды крупных предприятий, заводов, шахт. Некоторые неорганические загрязнители усиливают свои негативные свойства, находясь в кислой среде. Так, кислые сточные воды, поступающие из угольной шахты, несут в себе алюминий, медь, цинк в концентрациях, весьма опасных для живых организмов.

Примером могут служить экологические проблемы Азовского моря.

Канализационные стоки

Ежедневно в водоемы поступает огромное количество воды из канализационных стоков.

В такой воде содержится масса загрязняющих веществ. Это и частицы моющих средств, мелкие остатки пищи и бытовых отходов, фекалий. Эти вещества в процессе своего разложения дают жизнь многочисленным патогенным микроорганизмам.

Попадание их в организм человека может спровоцировать ряд серьезных заболеваний, таких как дизентерия, брюшной тиф.

Из больших городов такие стоки попадают в реки, затем моря и океан.

Синтетическими удобрениями

В синтетических удобрениях, используемых человеком, содержится много вредных веществ, таких как нитраты и фосфаты. Попадание их в водоем провоцирует чрезмерный рост специфической сине-зеленой водоросли. Разрастаясь до огромных размеров, она препятствует развитию других растений в водоеме, при этом сама водоросль не может служить пищей для живых организмов, обитающих в воде. Все это приводит к исчезновению жизни в водоеме и его заболачиванию.

Как разрешить проблему загрязнения воды

Безусловно, пути решения этой проблемы есть.

Известно, что большая часть загрязняющих элементов поступает в водоемы вместе со сточными водами крупных предприятий. Очистка воды – один из путей решения проблемы загрязнения воды. Владельцы предприятий должны озаботиться установкой качественных очистных сооружений. Наличие таких устройств, конечно, не способно полностью прекратить выброс отравляющих веществ, но значительно снизить их концентрацию вполне им под силу.

Гидросфера — это водная сфера нашей планеты, совокупность океанов, морей, вод континентов, ледниковых покровов. Общий объем природных вод составляет около 1,39 млрд км3 (1/780 объема планеты). Воды укрывают 71 % поверхности планеты (361 млн км2).

Вода выполняет четыре очень важных экологических функции:

есть важнейшим минеральным сырьем, главным природным ресурсом потребления (человечество использует ее в тысячу раз большее, чем угля или нефти);

есть основным механизмом осуществления взаимосвязей всех процессов в екосистемах (обмен веществ, тепла, рост биомассы);

есть главным агентом-переносчиком глобальных биоэнергетических экологических циклов;

есть основной составной частью всех живых организмов.

Огромную роль сыграют воды в формировании поверхности Земли, ее ландшафтов, в развития экзогенных процессов (склоновых, карстовых), переносе химических веществ у глубь Земли и на ее поверхности, транспортировании загрянителей 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 вміщуючих 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 есть 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.

Гидросферой называют водную оболочку Земли, то есть, всю воду планеты, связанную единым круговоротом.
Гидросфера – самая тонкая оболочка планеты, отсутствующая на других планетах Солнечной системы. Вода на некоторых планетах и их спутниках встречается, но в количествах, не позволяющих говорить о водной оболочке других планет.

Общий объем гидросферы составляет примерно 1390,00 миллионов кубических километров.

Состав гидросферы

Гидросфера на планете Земля состоит из 2 частей:

Больше всего воды на Земле содержится в Мировом океане – 96 %, оставшиеся 4% приходится на воду находящуюся на суше. Вода имеющаяся на суше включает:

подземные воды;
ледники;
реки, озера, болота;
водяные пары.

Доля пресных вод – не более 2,5% всех вод на планете (в основном сосредоточены в ледниках). Не менее 70% воды содержит каждый живой организм на Земле – вода в биосфере выполняет роль универсального растворителя.

Круговорот в природе воды играет важнейшую роль не только в поддержании жизни, но и в формировании климата, поскольку Мировой океан занимает около 70% поверхности Земли и активно участвует в теплообмене.

Свойства гидросферы

Наиболее важными свойствами гидросферы являются:

Единство и глобальность – определяются её термодинамическими свойствами, относительно лёгкими переходами между агрегатными состояниями, единым происхождением (дегазация магмы) и присутствием растворённых веществ;
Особенности химического строения – дипольная молекула превращает воду в универсальный, химически активный растворитель, а водородные связи делают её свойства отличными от свойств кислотных оксидов и ковалентных гидридов и дают возможность для существования разнообразных структур;
Высокая подвижность.

Последнее свойство обеспечивает один из важнейших процессов на планете – глобальный круговорот воды.

Круговорот воды в природе

Он осуществляется под действием двух естественных движущих сил:

Подсчитано, что не менее половины солнечной энергии, поступающей на землю, расходуется на испарение воды. Однако солнечный свет заставляет двигаться пары воды не только в вертикальном направлении (в отличие от силы тяжести).

Неравномерное распределение энергии Солнца по поверхности планеты приводит к тепловым изменениям, что создаёт условия для конвекции океанических течений. Также на перемещение воды влияют ветра.

Под действием силы тяжести испарившаяся влага выпадает в виде осадков либо в Мировой океан, либо на сушу, где частично поглощается почвой, а частично, с речными потоками, стекает в океаны. Влага из почвы всасывается растительностью, расходуется в биохимических процессах и снова испаряется с поверхности листьев.

Ещё одним слагаемым, обуславливающим поступление пресной воды в океаны, являются откалывающиеся от ледников айсберги, дрейфующие от кромки материков, особенно от Антарктиды. Из бессточных областей вода в океаны поступает с грунтовыми водами и в виде испарений. В этом наиболее явно прослеживается неразрывная связь между атмосферой и гидросферой.

В круговом обороте воды выделяются два звена:

Как в любом физическом процессе, в нём выполняются законы сохранения массы и энергии.

Воздействие на гидросферу

Человек оказывает двоякое негативное влияние на гидросферу:

Нарушая баланс круговорота (например, меняя потребление или испарение путём создания водохранилищ или использования в сельскохозяйственных нуждах)
Загрязняя водные ресурсы (сбрасывая в гидросферу промышленные, бытовые и сельскохозяйственные отходы, в том числе, с дождевыми стоками и осадками).

До определённой степени загрязнения гидросфере присуще самоочищение, обусловленное деятельностью ихтиофауны (начиная с простейших микроорганизмов, перерабатывающих часть загрязняющих веществ, и заканчивая высшими хищниками, которые в итоге поглощают эти вещества, перемещающихся вверх по пищевой цепочке).

В очистке водоёмов большую роль играют растения, поглощая значительную долю избыточных микроэлементов и предотвращая эвтрофикацию (зарастание поверхности). В то же время повышенная кислотность, загрязнение тяжёлыми металлами и органическими соединениями угнетают флору и фауну, снижая способность водоёмов к самоочищению.

Таким образом, природные воды могут выступать как в качестве индикаторов, так и в качестве интеграторов процессов, происходящих в речных бассейнах.

При этом в связи с ростом населения планеты параллельно растёт уровень загрязнения водоёмов и спрос на чистую пресную воду, поскольку 80% заболеваний в мире обусловлено низким качеством воды (по данным ВОЗ).

Загрязнение Мирового океана

Конечным звеном миграции загрязнённых вод является Мировой океан, загрязнение которого практически необратимо.

Химическое

Особенно серьёзной проблемой представляется загрязнение гидросферы нефтепродуктами.

По данным с аэроснимков, около 10% водной поверхности Земли покрыто нефтяной плёнкой, которая нарушает тепловой баланс Океана, препятствует нормальному доступу света и кислорода в толщу воды, угнетая живые организмы, оказывает на них токсическое действие.

Серьёзно страдают воды прибрежных урбанизированных территорий по причине перенаселённости и высокой концентрации промышленности в этих местах.

Как и в случае с атмосферой, вода в Мировом океане, внутренние моря и крупнейшие реки, как правило, не являются собственностью одного государства. Поэтому необходимо учитывать, что, например, нефтепродукты, попавшие в океан, не остаются на относительно небольшой площади, они склонны к миграции.

Наиболее серьёзные нефтяные загрязнения наблюдаются возле северо-западного побережья Африки и у восточных берегов Китая. Кроме того, косвенно наличие нефтяной плёнки оказывает влияние на климат, поскольку загрязнение полярных областей снижает альбедо поверхности ледников, способствуя их таянию. На огромные расстояния мигрируют также пестициды (как с водными, так и с воздушными массами) – они обнаружены в тканях полярных животных, хотя никогда не применялись в этих областях.

Радиоактивное и тепловое

Помимо химического загрязнения, существует также проблема радиоактивного и теплового загрязнения океанов. Первое происходит в результате подводных ядерных взрывов, сброса отходов АЭС и аварий судов, работающих на атомных двигателях.

Тепловое загрязнение характерно прежде всего для устьев рек и прибрежных зон, поскольку обусловлено осуществлением промышленных сбросов в водоёмы и использованием воды как охладителя в теплообменных процессах . Это загрязнение приводит к интенсивному развитию патогенных микроорганизмов и к снижению количества растворённого в воде кислорода, что в значительной мере ухудшает условия жизни планктона и ихтиофауны.

Читайте также: