роль гидросферы в жизни человека
География. 11 класс
§ 8. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГИДРОСФЕРЫ
Основные геоэкологические функции гидросферы. Гидросфера — водная оболочка Земли. Она включает все океаны, моря, реки, озёра, болота, ледники, подземные воды. В состав гидросферы входит вода в атмосфере, почвенная влага и вода живых организмов. Вода в гидросфере находится в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.
Гидросфера проникает во все другие геосферы. Она играет важную роль в глобальных процессах обмена веществом и энергией. В природе вода находится в центре большинства взаимосвязей. Водяной пар в атмосфере необходим для создания первичной биологической продукции. Почвенная влага обеспечивает процесс создания биомассы Земли. Вода — это индикатор состояния окружающей среды и важнейший природный ресурс. Глобальный круговорот воды является одним из главных процессов в природе ( рис. 39 ). Он служит основой единства географической оболочки и обеспечивает всемирный обмен веществом и энергией.
Круговорот воды на Земле — это непрерывный замкнутый процесс перемещения воды, включающий её испарение с поверхности океана и суши, перенос водяного пара в атмосфере, его конденсацию, выпадение осадков и сток воды.
Круговорот воды способствует очищению атмосферы и поверхности Земли от природных и антропогенных загрязнений. Дождевая вода и снег очищают воздух. Поверхностные воды смывают загрязняющие вещества в растворённом или твёрдом состоянии в моря и океаны. Значительная часть этих веществ оседает на дно или перерабатывается в результате природных биохимических процессов.
Вода гидросферы осуществляет эрозию и денудацию горных пород, перенос и отложение продуктов их разрушения. Она обладает высокой растворяющей способностью. Природные растворы встречаются во всех геосферах, участвуют в глобальном геологическом круговороте веществ.
Состояние гидросферы Земли характеризуется её водным балансом.
Океаны и моря вместе с водными объектами суши (ледники, реки, озёра, водохранилища, болота) покрывают ¾ поверхности Земли. Большая площадь, высокая теплоёмкость и другие физические свойства воды имеют огромное значение для теплового и водного режима нашей планеты. Они являются важнейшим фактором формирования климата, почв, растительности и всей природы Земли.
Вода — основной терморегулятор климата. Её медленное нагревание и охлаждение регулирует колебания температуры озёр, морей и океанов. Большое влияние на климат оказываются морские течения, которые перемещают нагретые массы воды из тропиков к полюсам, а охлаждённые арктические воды — к экватору. Поглощая тепло при испарении с поверхности Земли и транспирации, вода смягчает климат и увлажняет воздух. На испарение годового количества выпадающих из атмосферы осадков затрачивается 20 % поступающей на Землю солнечной энергии, но столько же энергии выделяется при конденсации соответствующего количества водяного пара. Таким образом, круговорот влаги сопровождается круговоротом тепловой энергии.
Подземные воды, особенно первых от поверхности водоносных горизонтов (верховодка, грунтовые воды), во многом определяют геоэкологическое состояние ландшафтов ( рис. 40 ). С ними связаны увлажнение, переувлажнение и заболачивание почвы, формирование болот, питание рек и озёр и другие географические процессы. Подземные воды отличаются высокой естественной защищённостью от загрязнения. Во многих странах они широко используются для удовлетворения питьевых нужд. Есть страны, где потребность в воде полностью (Саудовская Аравия) или в большом объёме (Бельгия, Дания, Тунис) обеспечивается за счёт подземных вод. Большую роль подземные воды играют в обеспечении водой жителей пустынь и районов многолетней мерзлоты.
Гидросфера
Гидросфера (от др.-греч. ὕδωρ «вода» + σφαίρα «шар») – водная оболочка Земли. Её принято делить на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и подземные воды.
Происхождение гидросферы
Существует несколько версий о происхождении воды. Сегодня преобладает мнение, что вода появилась в результате процесса дегазации, происходящего в магме. В процесс формирования базальтового слоя из земной мантии выделялось 8% воды и 92% базальта. Эта гипотеза подтверждается тем, что и современные лавы имеют в своем составе от 4 до 8 процентов пара. Так, ежегодно в процессе дегазации образуется примерно один кубический километр жидкости.
Описание и структура
Весьма важное значение для развития биосферы имеет гидросфера (произошло от греческих слов hydor – вода и spharia – cфера). Это прерывистая водная оболочка Земли, она занимает 70% земной поверхности и располагающаяся между атмосферой и твердой земной корой (литосферой) и представляющая собой совокупность океанов, морей и поверхностных вод суши. Кроме того в состав гидросферы также включают подземные воды, лед и снег Арктики и Антарктики, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. Основная масса воды гидросферы сосредоточена в морях и океанах, второе место по объёму водных масс занимают подземные воды, третье место — лед и снег арктических и антарктических областей. Поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объёма воды гидросферы.
Химический состав гидросферы приближается к среднему химическому составу морской воды.
Земля уникальна потому, что на ней много воды в жидкой фазе, которая играет очень важную роль в формировании других особенностей планеты. Главнейших из них является изобилие жизни. Гидросфера необходима для существования биосферы, поскольку жизнь зародилась в гидросфере, и большинство растений и животных состоит в основном из воды.
Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата, что позволило жизни воспроизводиться в течение трех с лишним миллиардов лет. Ископаемые останки животных, растений и микроорганизмов указывают на то, что жизнь, появившись в период раннего докембрия, не прерывалась и развивалась по пути увеличения разнообразия и совершенствования.
Для жизни необходимы температуры в диапазоне от 0 до 100 о С (пределы жидкой фазы воды), значит, температура на протяжении большей части истории планеты отличалась относительным постоянством.
Структура
В наиболее обширной части гидросферы – океаносфере – выделяют три области. В поверхностной толще (до глубины 100 м) света достаточно для фотосинтеза, здесь могут жить зеленные растения; соленость воды меняется исходя из района. Батиальная область (от 100 до 1500 м), куда свет проникает лишь в верхние горизонты, отличается слабым механическим движением воды и постоянной соленостью. Абиссальная область (глубже 1500 м) лишена солнечного света. Температура в ней не превышает 4 о С; растительных организмов нет, однако животные распространены до самых глубоководных впадин.
Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее, играют важнейшую роль в развитии биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Воды гидросферы находятся в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой (литосферой). Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов в другие составляют сложный круговорот воды в биосфере.
Поверхностные воды характеризуются большим содержанием нерастворимых веществ, в частности органических соединений. Помимо частиц песка и глины они содержат лесс, илистые вещества, различные карбонатные соединения, гидроксиды алюминия, марганца и железа, высокомолекулярные органические примеси гумусового происхождения, иногда в виде органоминеральных комплексов, планктон и др.
Размеры взвешенных частиц варьируются от коллоидных до грубодисперсных частиц. Содержание взвешенных веществ в поверхностных водоисточниках изменяется от нескольких единиц до десятков тысяч мг/л.
Подземные воды, в отличие от поверхностных, отличаются небольшим количеством органических веществ и значительным содержанием минеральных солей, а иногда и растворенных газов (H2S, CO2, CH4). При наличии гидравлической связи между поверхностными и подземными водами последние отличаются повышенной окисляемостью. Наблюдается прямая зависимость между глубиной залегания подземных вод и степенью их минерализации. Подземные воды часто характеризуются значительной жесткостью и повышенным содержанием железа, марганца, фтора.
Роль гидросферы в жизни человека
Без воды ни человек, ни животные, ни растения на планете существовать бы не смогли. Еще в 6 веке до нашей эры древнегреческий математик и философ Фалес Милетский предполагал, что вода является первичной основой жизни на Земле. Гидросфера играет основную роль в формировании климата, без нее климат был бы гораздо более суровым и менее устойчивым. А для возникновения и существования жизни, как известно, необходимо поддержание температурного режима на определенном уровне.
Почему человек не может прожить без воды? Потому что она обеспечивает действие всех процессов в человеческом организме. Кислород и питательные вещества доставляются ко всем клеткам при помощи жидкости. Вода обеспечивает регуляцию температурного режима, участвует в процессе преобразования пищи в энергию, выводит из организма шлаки, помогает в усваивании питательных веществ, а также выполняет множество других необходимых функций.
Воды Мирового океана – среда обитания сотен тысяч видов живых организмов. Человеку она позволяет перемещаться, используя водные виды транспорта. Вода является источником электрической энергии и разных видов необходимого человеку сырья (в том числе, и лекарственного).
Водопользование и водопотребление
Главное различие между данными понятиями заключается в том, что потребители воды (многие отрасли промышленности, сельское хозяйство и др.) расходуют воду, в то время как водопользователи (водный транспорт, гидроэлектроэнергетика и др.) ее практически не потребляют. Поэтому с точки зрения экологии главная опасность исходит от водопотребителей, хотя и водопользователи вносят свою лепту в загрязнение гидросферы (например, морской транспорт).
Основной потребитель пресной воды на планете – сельское хозяйство, на нужды которого уходит более 60% потребляемой воды. Для производства 1 т сухой растительной массы в различных условиях тепло и влагообеспеченности только на транспирацию необходимо от 150–200 до 800– 1000 м3 воды. Примерно столько же расходуется на непродуктивное испарение и еще около четверти этого количества воды задерживается в самой биомассе. На орошение и полив сельскохозяйственных земель сегодня тратится более 4000 км3 воды в год. К этому следует добавить воду, расходуемую на нужды животноводства.
Наиболее водоемкие отрасли промышленности – горнодобывающая, металлургическая, химическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. К числу этих отраслей относится и энергетика, однако еще раз подчеркнем: эта отрасль – скорее водопользователь, чем водопотребитель. По некоторым данным, в промышленно развитых странах Запада использование воды для охлаждения узлов и агрегатов на производстве достигает подчас 50% общей массы воды, поступающей на его нужды.
В современных условиях значительно возросли потребности в пресной воде на коммунально-бытовые нужды. Городской житель планеты на бытовые нужды ежесуточно расходует в среднем около 150 л, а сельский – около 55 л. На фоне этих показателей обеспеченность пресной водой Москвы и Санкт-Петербурга – до 600–700 л в сутки – кажется фантастической, даже в сравнении с другими крупными городами мира. Собственно говоря, эта цифра не может быть поставлена в заслугу муниципалитетам упомянутых городов, хотя бы потому, что еще в древнеримских ватерклозетах применяли уже использованную воду из ванн, а ослушников этого правила пороли розгами.
Особенно тяжелая ситуация с доступом к чистой воде сложилась в аридных регионах. Расчеты специалистов показывают, что ежегодный прирост безвозвратного водозабора составляет 4–5%. При сохранении существующих темпов прироста населения и объемов производства человечеству грозит реальная опасность исчерпания пресноводных запасов воды.
Источники загрязнения поверхностных и подземных вод
Попадание неочищенных стоков в водоемы – именно это является наиболее распространенной причиной загрязнения. Тут имеются в виду, как сточные воды объектов промышленности, так и бытовые, а так же коллекторно-дренажные стоки.
Промышленные предприятия могут загрязнять водоемы самыми различными химическими соединениями и веществами, состав которых будет зависеть от направления деятельности конкретного субъекта хозяйствования.
Что же до стоков имеющих бытовое и коммунальное происхождение – то тут на первое место выходит опасность бактериологического загрязнения, а так же загрязнение органическими веществами. Ведь речь идет, главным образом, о сточных водах жилого сектора, учреждений здравоохранения, общепита, и т.д.
Немало опасных, для экологии веществ, поступают в водоемы, стекая во время дождей и таяния снегов с полей, пастбищ и скотоводческих ферм. Среди них могут быть соединения азота, пестициды, фосфор, и тому подобное. Особенно опасен данный вид загрязнения тем, что воды, стекающие с полей вообще не подвергаются никакой очистке.
Источником загрязнения вызывающим немало проблем могут стать газодымовые и пылевые соединения. Они могут оседать на поверхность воды из загрязненного воздуха. Большую опасность вызывают так же загрязняющие поверхность водоемов утечки нефтепродуктов. Их источники – добыча нефти в прибрежной зоне, аварии транспортных судов.
Подземные воды: основные источники загрязнения
Источники загрязнения поверхностных и подземных вод часто бывают общими. Так, загрязненные вредными примесями подземные воды могут проникать в расположенные на поверхности водоемы, через фильтрационные потоки, загрязняя их. И наоборот – воды с поверхности могут просачиваться в расположенные под землей источники, существенно меняя первоначальный состав воды.
По мнению экологов, уровни загрязнения в водоемах обоих типов, хоть и не на прямую, но очень сильно зависят друг от друга. Так же, от чистоты подземных вод опосредованно зависит чистота грунта и даже атмосферы.
Нередко источниками проникновения в подземные воды вредных примесей являются все те же стоки – промышленные и бытовые – просачивающиеся под землю из хранилищ либо отстойников. Путем для проникновения загрязнений могут быть и старые, пришедшие в неисправность скважины, карстовые воронки.
Опасность загрязнения подземных водоемов состоит в том, что вода отравленная посторонними веществами не остается на одном месте, рядом с источником загрязнения, а распространяется по территории, которую трудно определить. И не редко, может просачиваться и в подземные источники питьевой воды.
Задача номер один в охране водных ресурсов сегодня – правильно определить и устранить источники загрязнения поверхностных и подземных вод.
Самоочищение водоемов
Самоочищение водоемов обусловливается рядом факторов. Условно их можно разделить на физические, химические и биологические.
Взаимоотношения водных обитателей могут складываться в виде симбиоза или антагонизма. В конечном результате эти взаимовлияния приводят к самоочищению водоема.
Загрязнение водоемов сточными водами, отходами промышленных предприятий обусловливает усиленное размножение сапрофитных микробов, которые расщепляют сложные органические соединения до простых минеральных (СО2, МНз) и делают их доступными для питания автотрофных организмов (нитрифицирующих, серой железобактерий, водорослей). Основная роль в удалении из водоемов растворимых веществ принадлежит микробам.
Зеленые водоросли и некоторые бактерии – обитатели рек, озер, морей – вырабатывают антибиотические вещества, губительно действующие на попавших в водоемы микробов, среди которых могут быть возбудители инфекционных болезней человека или животных. Морская вода обладает вирулицидным действием на энтеро-вирусы. Отдельные виды морских бактерий обладают антагонистическими свойствами по отношению к стафилококку, кишечной палочке.
Простейшие поглощают из водоемов коллоиды, взвеси и микробов, в том числе и патогенных. Одна инфузория за 1 ч переваривает до 30000 микробов. Погибшие простейшие и водоросли в свою очередь служат пищей для сапрофитных бактерий.
Бактериофаги вызывают лизис (растворение) гомологичных бактерий (например, дизентерийный фаглизирует дизентерийную бактерию; сибиреязвенный фаг – возбудителя сибирской язвы и т. д.) и способствуют очищению водоемов от патогенных микробов. Бактериофагов обычно обнаруживают в загрязненной речной и морской воде вблизи населенных пунктов.
Механизм антимикробного действия перечисленных гидробионтов неодинаков: от прямого поглощения бактерий до их лизиса или выделения в водоем антибиотических веществ. В самоочищении водоема участвуют все гидробионты, тем не менее основная роль принадлежит водной микрофлоре, количественный и качественный состав которой меняется в зависимости от содержания в воде органических веществ.
Степень загрязненности водоема называется сапробностью и характеризует особенности водоема: определенная концентрация органических веществ, соответствующая стадия их минерализации, условия развития и состав микроорганизмов. Различают три основные зоны сапробности: полисапробная, мезосапробная, олигосапробная.
Полисапробная зона (зона сильного загрязнения) – вода загрязнена органическими веществами, число микроорганизмов достигает нескольких миллионов в 1 мл, при этом преобладают кишечные и анаэробные гнилостные бактерии, обусловливающие процесс гниения и брожения.
Мезосапробная зона (зона умеренного загрязнения) характеризуется минерализацией органических веществ с преобладанием окислительных процессов и выраженной нитрификацией. Количество бактерий в 1 мл воды составляет сотни тысяч, причем содержание колибактерий значительно уменьшается.
Олигосапробная зона (зона чистой воды) обычно не содержит органических веществ. Количество бактерий в 1 мл воды составляет десятки, сотни, преобладают серо-и железобактерии.
Таким образом, наличие определенного количественного и качественного состава микроорганизмов в различных зонах санпробности характеризует активность процесса самоочищения водоема.
Интересные факты о гидросфере
Видео
География. 6 класс
Человек и гидросфера
Необходимо запомнить
Речная вода – важнейший водный ресурс планеты. Человек использует колоссальное количество воды для различных нужд. Большое количество воды потребляют фабрики и заводы по всему миру, вода орошает тысячи гектаров полей. Вся эта использованная грязная вода возвращается обратно в гидросферу и включается в Мировой круговорот. Загрязнение гидросферы возрастает из-за деятельности человека. Это создаёт опасность для жизни на Земле. Поэтому охрана гидросферы общая забота всех людей.
Загрязнение вод
Значение гидросферы в жизни человека
Люди издавна селились вдоль речных и морских берегов. На сравнительно небольшой Москве-реке стоит столица России – Москва. На морских побережьях живёт почти треть населения мира.
В жизни человека моря также играют важную роль. Во-первых, это дешевый транспортный путь, который соединяет много стран друг с другом. По ним осуществляются внешнеторговые перевозки. Огромное значение имеют биологические ресурсы этих водных объектов. Их составляют рыбные запасы. В морях обитает большое количество рыб, значительную часть которых составляют промысловые виды. Самые распространенные морские промыслы – вылов мидий, крабов, рыбы, охота на моржей, китов, тюленей. Из морских глубин добывают кораллы, жемчуг, янтарь. Также важное хозяйственное значение имеют морские водоросли, разнообразие которые просто поражает. Их не только используют в пищу. Например, из ламинарии, морской капусты, делают лекарства. На сегодняшний день в Японском море созданы специальные хозяйства, специализирующие на разведении водорослей.
С каждым днем также увеличивается роль морских минерально-сырьевых ресурсов в жизни человека. В областях материковых отмелей тихоокеанского и атлантического побережий, под дном Азовского, Северного, Каспийского и других морей имеются залежи газов и нефти, марганца, железа, меди, кобальта, никеля и рассеянных элементов. Человек, для получения электроэнергии, научился использовать энергию морских приливов. В мире создано много водных электростанций.
Моря способствуют развитию туризма, так как многих привлекают жаркое солнце, теплый песок и морская вода. А это, в свою очередь, положительно влияет на развитие экономики в стране.
НАШИ ПАРТНЁРЫ
© Государственная образовательная платформа «Российская электронная школа»
Роль гидросферы в жизни земли и человека
Роль гидросферы – является важным элементом в жизни планеты. Ее значение многогранно, именно от нее зависит круговорот веществ. Она включает в себя всю воду на планете, независимо от того состояния, в котором находится. Мировой океан, ледники, воды суши, водяной пар – все это компоненты гидросферы. Движение вод (приливы и отливы) под влиянием Луны называется планетарным.
В воде содержатся почти все известные химические элементы. В водах суши преобладают карбонаты. Усредненный состав всей воды близок к химическому составу океанической воды – в нем содержится хлор, кислород, натрий и водород. Поверхностные воды совершают огромную геологическую работу – они осуществляют эрозию (размыв), отложение и перенос разрушенных горных пород. Океанические воды совершают разрушительную работу, в результате которой обломочные и растворенные материалы осаждаются на дне, а позже превращаются в горные породы.
В водах океанов велико содержание биогенных химических элементов, поэтому она является благоприятной средой для жизни размножения животных организмов и растительности.
Происхождение гидросферы
Существует несколько версий о происхождении воды. Сегодня преобладает мнение, что вода появилась в результате процесса дегазации, происходящего в магме. В процесс формирования базальтового слоя из земной мантии выделялось 8% воды и 92% базальта. Эта гипотеза подтверждается тем, что и современные лавы имеют в своем составе от 4 до 8 процентов пара. Так, ежегодно в процессе дегазации образуется примерно один кубический километр жидкости.
Общая информация о гидросфере
Интересно, что на протяжении всего периода наблюдений объем воды на Земле остается неизменным и составляет примерно 1,5 миллиарда кубических километра. Самой значительной частью гидросферы является Мировой океан, около 96% всей воды на планете приходится на его долю. Причем все реки, болота и озера составляют всего 0,01%. Доля подземных вод – 1,7%, ледников – 1,8% (Гренландия, Арктика и Антарктика) 71 процент поверхности планеты занимают воды Мирового океана.
Роль гидросферы в жизни земли
Компоненты гидросферы участвуют в становлении погоды и климата. В течение теплой поры года воды накапливают запас тепла, а затем, с наступлением холодов, постепенно это тепло отдают, таким образом, согревая атмосферу. Океанические течения из тропических широт несут потоки теплой воды в северные моря, что оказывает влияние на климат, выравнивая и смягчая его. На тепловой баланс планеты оказывает влияние водный пар. Он пропускает значительную часть солнечных лучей и препятствует растворению теплового излучения планеты в мировом пространстве.
Вода – вещество уникальное. Из всех известных жидкостей именно вода является универсальным растворителем. В ней растворяются почти все вещества. Также она своего рода скульптор, так как формирует рельеф поверхности планеты.
Водная оболочка Земли находится во взаимодействии с другими сферами – атмосферой, биосферой, земной корой. Так называемые поверхностные воды необходимы человеку, так как используются для обводнения, орошения и водоснабжения.
Роль гидросферы в жизни человека
Без воды ни человек, ни животные, ни растения на планете существовать бы не смогли. Еще в 6 веке до нашей эры древнегреческий математик и философ Фалес Милетский предполагал, что вода является первичной основой жизни на Земле. Гидросфера играет основную роль в формировании климата, без нее климат был бы гораздо более суровым и менее устойчивым. А для возникновения и существования жизни, как известно, необходимо поддержание температурного режима на определенном уровне.
Почему человек не может прожить без воды? Потому что она обеспечивает действие всех процессов в человеческом организме. Кислород и питательные вещества доставляются ко всем клеткам при помощи жидкости. Вода обеспечивает регуляцию температурного режима, участвует в процессе преобразования пищи в энергию, выводит из организма шлаки, помогает в усваивании питательных веществ, а также выполняет множество других необходимых функций.
Воды Мирового океана – среда обитания сотен тысяч видов живых организмов. Человеку она позволяет перемещаться, используя водные виды транспорта. Вода является источником электрической энергии и разных видов необходимого человеку сырья (в том числе, и лекарственного).
Интересные сведения о воде
Несмотря на то, что вода – вещество, к наличию которого все давно привыкли, ее свойства до сегодняшнего дня до конца не изучены. Вода доступна и широко распространена, однако всех ее свойств не знают даже ученые. Ежегодно публикуются новые научные работы, связанные с изучением ее свойств. Вода обладает целым рядом свойств, которые до сих пор считаются уникальными и даже аномальными.
Есть много любопытных сведений о воде. Так, самой полноводной рекой на планете является Амазонка, а самой длинной – Нил. Самая чистая вода, по сведениям ЮНЕСКО – в Финляндии. Самый сильный ливень за всю историю наблюдений произошел в 1952 году на острове Реюньон. За сутки там выпало 1870 миллиметров осадков. Чилийская пустыня Атакама – самое безводное место на планете. Но вода приносит не только жизнь, иногда она приносит несчастья и разрушения. Так, во время наводнения 1887 года в Китае погибло около 900 тысяч человек, а крупные градины ежегодно убивают десятки людей и около 1% растительности на Земле.