44. Химический состав биосферы.

45. Круговорот воды.

Круговорот воды. Под влиянием энергии Солнца и жизне­деятельности биоценозов в биосфере поддерживается опреде­ленный баланс воды. Механизм, поддерживающий этот ба­ланс, хорошо известен - это круговорот воды. Мировой баланс воды - величина довольно стабильная. Для существо­вания жизни и развития человеческой цивилизации наиболее важной частью в этом балансе являются пресные воды, кото­рые составляют речной сток, содержатся в озерах и подземных горизонтах.

Интересно, что объем первоначальных запасов воды на Земле практически не изменился. Сколько бы раз вода ни употреблялась человеком для своих нужд, общее количество ее на Земле не уменьшается. Благодаря «водяному колесу приро­ды» - круговороту - водные молекулы постоянно циркулиру­ют между океаном, атмосферой и земной поверхностью. В ре­зультате этого гидросфера стала планетарной транспортной системой, а также планетарным аккумулятором органического, неорганического вещества и различных химических элементов.

До появления биосферы круговорот воды в природе осу­ществлялся только за счет испарения поверхностных вод водо­емов и суши. В этом процессе существуют два круговорота: ма­лый, в котором испарившаяся вода проливается прямо над оке­аном, и большой, когда облака уносятся ветром в сторону суши и пролившиеся дожди возвращаются в океан в виде поверхност­ного и речного стоков. За счет притока солнечной энергии во­да испаряется с поверхности морей и океанов, а также суши. Атмосферные осадки, выпавшие на суше, частью просачивают­ся в почву и образуют подземный сток, частью стекают по зем­ной поверхности, образуя ручьи и реки, а в остальной части снова испаряются, в том числе и через процесс биологического испарения, связанного с жизнедеятельностью растений (транс­пирация) и животных. В конце концов она снова достигает океана, завершая большой круговорот воды на земном шаре.

В среднем в год с поверхности всех водоемов испаряется порядка 519 тыс. км³ воды в год. Более 90 % ее возвращается в океан с атмосферными осадками и лишь 10 % выпадает в виде осадков на поверхности материков. В некоторых конкретных случаях количество испаренной воды и скорость испарения столь велики, что не восполняются поверхностными стоками. Например, сток воды в Средиземное море не восполняет ко­ личества испаренной с его поверхности воды, поэтому в Гиб­ралтаре течение направлено всегда из Атлантики.

Современный круговорот воды происходит с участием био­сферы и человека. Цикл его таков: вода, испаренная с поверх­ности водоемов, почвой, растениями, животными, конденси­руется, образуя облака, и выпадает в виде осадков. Часть ее попадает в водоемы непосредственно, часть питает подземные воды, часть потребляется животными и растениями и снова возвращается в Мировой океан уже как продукт жизнедея­тельности, часть воды используется машинами, механизмами и промышленностью и возвращается в биосферу в виде пара и отработанной технической воды (рис. 2.2).

Сравнение схем двух круговоротов воды показывает, на­сколько усложнилась структура круговорота включением в него биоценозов и человека. Транспирация, т.е. дыхание растений, вносит очень заметный вклад в водный цикл. Так, с единицы по­верхности леса испаряется значительно больше воды, чем с та­кой же поверхности моря. Подсчитано, что с 1 га березового леса ежедневно испаряется 47 тыс. л воды, а с 1 га елового леса - око­ло 43 тыс. л. Исследования ученых показали, что сток небольших лесных районов на 50-95 % больше, чем сток открытых безлес­ных районов. Именно поэтому запрещается вырубать леса в так называемой водоохранной зоне - вдоль малых и крупных рек.

Водяной пар

Водяной

пар

. ettf* .Г- Транспирация

Вода, будучи сильнейшим растворителем, играет огромную роль в геохимических процессах. Промывая толщи горных пород,

она вовлекает в круговорот большую часть химических элементов Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. На Земле нет дистиллированной воды. Любая вода содержит растворенные соли, газы, органические и коллоидные вещества. Совместно с циркуляцией воды в биосфере растворенные в ней элементы так­же участвуют в круговороте. Количество растворенных веществ варьирует в очень широких пределах. Минерализация может сос­тавлять от миллиграммов до почти 600 г/дм³. Пресными называ­ют воды с минерализацией до 1 г/дм³.