3. Круговорот воды

Каждую секунду на Земле происходит перенос воды в масштабе всей планеты, в основном между океаном и сушей.

Испарение воды происходит с поверхности океанов, морей, рек, озер, суши, а затем она снова возвращается на эти же территории или переносится воздушным потоком на огромные расстояния, где выпадает в виде осадков.

Общий объем осадков на Земле равен объему испарившейся воды. На суше выпадает больше осадков, чем испаряется, разность составляет речной сток. С поверхности океана больше испаряется воды, чем выпадает осадков, разница восполняется речным стоком. Вода, которая выпадает в виде осадков на материке, способствует разрушению горных пород, делает их обитаемыми для растений и микроорганизмов, выносит растворённые вещества в гидросферу.

Осадки, которые выпадают на планете, разделяются на три части:

Первая часть – осадки, стекающие по поверхности земли и образующие поверхностный сток, который стекает в ручьи, реки, направляющиеся в океан. Поверхностный сток имеет в своем составе частицы почвы, растворенные химические элементы, детрит, гумус, иногда он очень загрязнен, но в природных биосистемах величина его невелика. В связи с деятельностью человека (вырубка лесов, распашка степей и т. д.) объём поверхностного стока значительно увеличился, что вызвало массу разнообразных проблем природного характера.

Вторая часть – осадки, впитывающиеся в почву, удерживающиеся в ее капиллярах, и использующиеся растительностью в процессе фотосинтеза или испаряющиеся в атмосферу наземной частью растений (этот процесс называется транспирация).

Третья часть - осадки впитывающиеся почвой и просачивающиеся на глубину, там они заполняют трещины, поры грунтов и образуют подземные воды, которые вымывают растворимые элементы горных пород и выносят их в водные объекты.

Круговорот воды на Земле всё время очищает и пополняет пресноводные системы.

Вода в естественных условиях практически всегда пресная и служит для потребления живой природой. По мнению ученых, круговорот воды - это огромный опреснитель воды.

Большую роль в процессе этого круговорота играет эвапотранспирация, которая представляет собой количество влаги, переходящее в атмосферу путём транспирации зеленых растений и испарения с поверхности почвы, т. е. суммарное испарение (принято измерять его в мм рт. ст.). Транспирацией именуют испарение воды зелеными частями растений, причем она испаряется со всей наружной и всех внутренних поверхностей растений, соприкасающихся с воздухом. Вся транспирация зависит от многочисленных экологических факторов (освещенность, влажность воздуха, ветер, неровности земной поверхности и др.). Наибольшей транспирацией обладают болотные и плавающие растения (рогоз, частуха, рдест). Из наземных растений сильнее всего испаряют воду травянистые растения солнечных местообитаний-до 2500 мг/дм² ч; кустарники в тундре транспирируют всего 150 мг/дм² ч; а тропические деревья в лесах области туманов только до 120 мг/дм² ч. У вечнозеленых хвойных деревьев игольчатая хвоя в передней части устьичного аппарата имеет высокую пробку, которая выполняет роль дополнительного препятствия для транспирации. Для растений, произрастающих в пустынях, транспирация служит единственным способом защиты организма от смертельных последствий воздействия высоких температур. [4]

Круговорот воды является одним из грандиозных процессов на поверхности земного шара. Он выполняет главную функцию в связывании геологического и биотического круговоротов. В биосфере вода, постоянно переходя из одного состояния в другое, совершает круговороты: большой и малый. Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяного пара в атмосфере, а затем выпадение осадков на поверхность океана образуют малый круговорот. Если же водяной пар переносится ветрами на сушу, то круговорот становится намного сложнее. В этом случае часть осадков испаряется и поступает снова в атмосферу, другая - пополняет реки и озёра, но, в конечном счете, вновь возвращается в океан речным и подземным стоком, закольцовывая тем самым большой круговорот. Важное свойство этого процесса заключается в том, что он, взаимодействуя с литосферой, атмосферой и живыми организмами, связывает в одну цепь все части гидросферы: Мировой океан, реки, почвенную влагу, подземные воды и атмосферную влагу. Вода – важнейшая составляющая всего живого. Грунтовые воды, проникая сквозь ткани растения в процессе транспирации, обогащают их минеральными солями, необходимые для жизнедеятельности растений [5].

Наиболее медленной составляющей круговорота воды считается деятельность полярных ледников. Наибольшей активностью обмена отличаются речные воды, которые обновляются в среднем каждые 11 дней. Очень быстрая обновляемость основных источников пресных вод и опреснение вод в процессе круговорота являются отражением глобального процесса динамики вод на Земле.

Огромный круговорот воды сопровождает процесс создания органического вещества. Выделяемый растениями кислород образуется во время фотосинтеза за счет расщепления воды. Но на фотосинтез расходуется всего лишь около 1% воды, проходящей из почвы через растения в атмосферу. Чтобы вырастить 100кг пшеницы, растения должны транспирировать не менее 10000 кг воды. По расчетам, при формировании общепланетарной биомассы всех ныне существующих живых организмов в результате фотосинтеза было расщеплено такое количество воды, которое в 3,5 раза больше количества, находящегося во всех речных системах мира.

Время, необходимое для прохождения всей воды нашей планеты через систему биологического круговорота, можно просчитать. Вся масса воды в наружных оболочках Земли - земной коре, гидросфере и атмосфере составляет 160000000 млрд. т. Масса воды, используемая годовой продукцией фотосинтезирующих организмов, около 800 млрд. тонн в год. Цикл полного оборота всей воды в процессе образования живого вещества около 2 млн. лет. Значит, вся огромная масса гидросферы Земли за 2 млн. лет проходит через растительные организмы, масса которых очень мала в сравнении с водной оболочкой.

Круговые движения воды не ограничиваются земной поверхностью. Большое количество воды есть в горных породах в виде пленочных и поровых вод, еще больше входит ее в состав минералов, образующихся в зоне гипергенеза. Все глинистые минералы, оксиды железа и другие присутствующие в этой зоне соединения имеют в своем составе воду. Подсчитано, что в 16-ти километровом слое земной коры содержится около 200 млн. т. воды. Поступая в глубинные зоны земной коры, связанные формы воды постепенно освобождаются и вступают в метаморфические, магматические и гидротермические процессы. С вулканическими газами и горячими источниками глубинные воды поступают на поверхность земли. [4]