роль гидросферы в жизни земли

Что такое гидросфера Земли: описание, схема, составные части и влияние человека

Гидросфера представляет собой водную оболочку Земли, включающую суммарную массу воды найденной на, под и над поверхностью планеты. Вода гидросферы может находится в трех агрегатных состояниях: в жидком (вода), твердом (лед) и газообразном (водяной пар). Уникальная в Солнечной системе гидросфера Земли играет одну из первостепенных ролей для поддержания жизни на нашей планете.

Общий объем вод гидросферы

Земля имеет площадь около 510 066 000 км²; почти 71 % поверхности планеты покрыто соленой водой с объемом около 1,4 млрд. км³ и средней температурой около 4° C, не намного выше точки замерзания воды. В Мировом океане содержится почти 94% объема всей воды Земли. Остальная часть встречается в виде пресной воды, три четверти из которой, заперты в виде льда в полярных регионах. Большая часть оставшейся пресной воды — это грунтовые воды, содержащиеся в почвах и горных породах; и менее 1% водных ресурсов находится в озерах и реках мира. В процентах атмосферный водяной пар является незначительным, но перенос воды, испарившейся из океанов на поверхность суши, является неотъемлемой частью гидрологического цикла, который обновляет и поддерживает жизнь на планете.

Объекты гидросферы

Объектами гидросферы выступают все жидкие и замерзшие поверхностные воды, грунтовые воды в почве и горных породах, а также атмосферный водяной пар. Всю гидросферу Земли, как показано на схеме выше можно разделить на следующие крупные объекты или части:

Круговорот воды в природе

Гидрологический цикл включает в себя перемещение воды из океанов через атмосферу на континенты, а затем обратно в океаны над, по и под поверхностью суши. Цикл включает такие процессы, как осаждение, испарение, транспирацию, инфильтрацию, перколяцию и сток. Эти процессы действуют во всей гидросфере, которая простирается примерно на 15 км в атмосферу и примерно до 5 км вглубь земной коры.

Около трети солнечной энергии, которая достигает поверхности Земли, расходуется на испарение океанической воды. Полученная атмосферная влажность конденсируются в облаках, дожде, снегу и росе. Влажность является решающим фактором в определении погоды. Это движущая сила штормов и она отвечает за разделение электрического заряда, что является причиной молнии и, следовательно, естественных лесных пожаров, которые отрицательно воздействуют на некоторые экосистемы. Осадки увлажняют почву, пополняют подземные водоносные горизонты, разрушают ландшафт, питают живые организмы и наполняет реки, которые переносят растворенные химические вещества, и отложения обратно в океаны.

Значение гидросферы

Вода играет важную роль в круговороте углерода. Под действием воды и растворенного углекислого газа кальций выветривается из континентальных пород и переносится в океаны, где образуется карбонат кальция (включая раковины морских организмов). В конечном итоге карбонаты осаждаются на морском дне и литифицируются образуя известняки. Некоторые из этих карбонатных пород позже погружаются в недра Земли благодаря глобальному процессу тектоники плит и расплавляются, что приводит к выделению двуокиси углерода (например, из вулканов) в атмосферу. Гидрологический цикл, круговорот углерода и кислорода через геологические и биологические системы Земли являются основой для поддержания жизни планеты, формирования эрозии и выветривания континентов, и они резко контрастируют с отсутствием таких процессов, к примеру, на Венере.

Проблемы гидросферы

Существует множество проблем, которые непосредственно связаны с гидросферой, однако наиболее глобальными являются следующие:

Повышение уровня моря

Повышение уровня моря является новой проблемой, которая может затронуть многих людей и экосистемы во всем мире. Измерения уровня прилива показывают всемирное увеличение уровня моря на 15-20 см, и МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата) предположила, что рост обусловлен расширением океанической воды из-за повышения температуры окружающей среды, таяния горных ледников, и ледяных шапок. Большинство ледников Земли тают из-за глобального изменения климата, и многие научные исследования показали, что скорость этого процесса увеличивается, а также оказывает значительное влияние на глобальный уровень моря.

Уменьшение арктического морского льда

За последние несколько десятилетий арктический морской лед значительно уменьшился в размерах. Недавние исследования NASA показывают, что он сокращается со скоростью 9,6 % за десятилетие. Такое истончение и отвод льда оказывает влияние на соленость океана, баланс тепла и места обитания животных. Например, популяции белых медведей снижаются из-за разрыва льда, который отделяет их от суши и многие особи в попытках переплыть, тонут. Эта потеря морского льда также влияет на альбедо или отражательную способность поверхности Земли, в следствии чего, темные океаны поглощают больше тепла.

Изменение количества осадков

Увеличение количества осадков может привести к наводнениям и оползням, а снижение — к засухам и пожарам. События Эль-Ниньо, муссоны и ураганы также влияют на краткосрочное глобальное изменение климата. Например, изменение океанических течений у берегов Перу, связанное с событием Эль-Ниньо, может привести к изменениям погодных условиях на всей территории Северной Америки. Изменения характера муссонов из-за повышения температуры способны вызвать засухи в районах по всему миру, которые зависят от сезонных ветров. Ураганы, усиливающиеся с повышением температуры морской поверхности, в будущем станут более губительными для людей.

Таяние вечной мерзлоты

При повышении глобальной температуры вечная мерзлота тундры тает. Это больше всего влияет на людей живущих в этой природной зоне, поскольку почва на которой расположены дома становится нестабильной. Мало того, что есть немедленный эффект, ученые опасаются, что таяние вечной мерзлоты высвободит огромное количество двуокиси углерода (CO2) и метана (CH4) в атмосферу, что в значительной степени повлияет на окружающую среду в долгосрочной перспективе. Высвобожденные парниковые газы будут способствовать дальнейшему глобальному потеплению за счет выделения тепла в атмосферу.

Антропогенное влияние человека на гидросферу

Люди оказали значительное влияние на гидросферу нашей планеты, и это будет продолжаться поскольку население Земли и потребности человечества увеличиваются. Глобальное изменение климата, загрязнение водных ресурсов, затопление рек, дренаж водно-болотных угодий, сокращение потока и орошение оказали давление на существующие пресноводные системы гидросферы. Устойчивое состояние нарушается выбросом токсичных химических веществ, радиоактивных веществ и других промышленных отходов, а также утечкой минеральных удобрений, гербицидов и пестицидов в водные источники Земли.

Кислотный дождь, вызванный выбросом диоксида серы и оксидов азота от сжигания ископаемого топлива, стал всемирной проблемой. Считается, что подкисление пресноводных озер и повышенная концентрация алюминия в их водах, ответственны за значительные изменения в экосистемах озер. В частности, во многих озерах сегодня нет значительных популяций рыб.

Эвтрофикация, вызванная вмешательством человека, становится проблемой для пресноводных экосистем. По мере того, как избыточные питательные и органические вещества из сточных вод от сельского хозяйства и промышленности выпускаются в водные системы, они становятся искусственно обогащенными. Это влияет на прибрежные морские экосистемы, а также на введение органического вещества в океаны, что в разы больше, чем в дочеловеческие времена. Это вызвало биотические изменения в некоторых областях, таких как Северное море, где лучше развиваются цианобактерии и хуже — диатомовые водоросли.

При увеличении численности населения потребность в питьевой воде также возрастет, и во многих районах мира из-за изменения температуры, пресная вода чрезвычайно труднодоступна. Поскольку люди безответственно изменяют направление рек и исчерпывают естественные запасы воды, это создает еще больше проблем.

Люди оказали большое влияние на гидросферу и будут продолжать это делать в дальнейшем. Важно понимать воздействие, которое мы оказываем на окружающую среду, и работать над тем, чтобы уменьшить негативные последствия.

Источник

Роль гидросферы в жизни земли

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 рельефповерхности 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).

Гигиеническое значение воды

С гигиенической точкт зрения вода является одним из важнейших элементов внешней среды, необходимым для жизни человека, животных и растений. Вода участвует в образовании структурных элементов тела человека. Общее содержание воды в человеческом организме составляет около 65% его веса.

Велико значение воды как растворителя — физико-химические процессы в организме протекают в водных растворах, а ткани тела представляют собой водно-коллоидные системы. Вода является участником процессов окисления, гидролиза и других реакций межуточного обмена, процессов пищеварения. Вода входит в состав секретов и экскретов организма. Вода участвует в транспортировании элементов питания и продуктов обмена по организму. Испаряясь с поверхности кожи и дыхательных органов, она принимает участие в процессах терморегуляции.

Резорбция потребленной воды начинается еще в желудке, но главная масса ее всасывается в кишечнике.

Участвуя в обмене веществ, вода непрерывно выделяется из человеческого организма через почки, легкие, кишечник и кожу. С мочой и испражнениями из организма выделяется 1—1,5 л воды в сутки, легкими в виде водяных паров удаляется около 0,5 л, кожей и потовыми железами, в зависимости от метеорологических условий и выполняемой работы,— от 0,5 до 10 л.

Всего в условиях комнатной температуры при работе средней тяжести организм взрослого человека расходует около 2,5—3 л воды в сутки.

При тяжелой физической работе, в условиях жаркого климата или в горячих цехах потеря воды организмом за счет усиленного потоотделения может возрасти до 8—10 л в сутки.

Человеческий организм плохо переносит обезвоживание. Потеря 1—1,5 л воды уже вызывает необходимость восстановления водного баланса, сигналом чего является ощущение жажды, зависящее от возбуждения «питьевого» центра, т. е. тех отделов центральной нервной системы, которые участвуют в регуляции пополнения водных ресурсов организма.

Если потери воды не восполняются, то в результате нарушений физиологических процессов ухудшается самочувствие, падает работоспособность, а при высокой температуре воздуха нарушается терморегуляция и может наступить перегрев организма.

Потеря воды в количестве 10% веса тела приводит к заметному нарушению обмена веществ, потеря в количестве 15—20% при температуре воздуха выше 30° является уже смертельной, а потеря в количестве 25% смертельна и при более низких температурах воздуха (Э. Адольф).

Водные объекты в зависимости от особенностей их режима, физико-географических, морфометрических и других особенностей подразделяются на:

1. поверхностные водные объекты;

2. подземные водные объекты.

К поверхностным водным объектам относятся:

1. моря или их отдельные части (проливы, заливы, в том числе бухты, лиманы и другие);

2. водотоки (реки, ручьи, каналы);

3. водоёмы (озера, пруды, обводненные карьеры, водохранилища);

5. природные выходы подземных вод (родники, гейзеры);

6. ледники, снежники.

Из-за своего географического положения Республика Казахстан обладает дефицитом водных ресурсов.

Удельная водообеспеченность Республики Казахстан — 37 тыс. м³/км² или 6 тыс. м³ на одного человека в год.

Большая территория Казахстана относится к бессточным бассейнам внутренних озёр, не имеющих выхода к океану.

Атмосферные осадки незначительны, за исключением горных регионов.

Территорию Казахстана можно условно разделить на восемь водохозяйственных бассейнов:

1. Арало-Сырдарьинский водохозяйственный бассейн

2. Балхаш-Алакольский водохозяйственный бассейн

3. Иртышский водохозяйственный бассейн

4. Урало-Каспийский водохозяйственный бассейн

5. Ишимский водохозяйственный бассейн

6. Нура-Сарысуский водохозяйственный бассейн

7. Шу-Таласский водохозяйственный бассейн

8. Тобол-Тургайский водохозяйственный бассейн

Водные ресурсы Казахстана зависят в большой степени от речного и озерного стоков. Ледники являются основным источником питания рек Казахстана. Всего в горах Казахстана выявлено 2724 ледника с общей площадью оледенения 2033,3 кв м. Почти половина всей площади оледенения приходится на горы Джунгарского Алатау (более 1 тыс. кв м ).

На территории Казахстана насчитывается 85 022 реки и временных водотока, в том числе 84 694 реки длиной до 100 км, 305 – до 500 км, 23 реки длиной свыше 500-1000 км.

Иртыш – наиболее многоводная река Казахстана. Длина ее в пределах республики составляет 1700 км (общая длина 4248 км). Вторая по величине река Казахстана Сырдарья длиной 1400 км в пределах республики (общая 2219 км).

Основной артерией бассейна озера Балхаш является река Иле длиной 1001 км (в пределах Казахстана 815 км).

К наиболее значительным рекам относятся реки Урал, Ишим, Тобол, Илек, Шу,Торгай, Сарысу, Талас, Нура, Эмба и др.

По характеру питания реки Казахстана делятся на 3 типа: снеговые, ледниковые и смешанные. В соответствии с характером питания большинство рек республики имеет весеннее половодье, лишь при большой доле ледникового питания половодье происходит летом.

По гидрохимическому составу воды горных рек относятся к гидрокарбонатному классу, их минерализация изменяется от 200-300 мг/л в половодье до 500-600 мг/л в межень (устойчивый период).

Воды равнинных рек относятся к сульфатному или хлоридному классам.

У транзитных рек пустынь и полупустынь минерализация вод в верховьях 100-200 мг/л, а в низовьях до 5 тыс. мг/л.

Общий объем уровня воды в озерах Казахстана составляет более 190 кв км.

Территория Казахстана с юго-запада и западной части омывается изолированными водоемами Каспийского и Аральского морей. Каспийское море расчленяется по рельефу на 3 части: северную мелководную (4-8 м), среднюю (до 780 м) и южную глубоководную (свыше 1 тыс. м).

Аральское море занимает впадину Туранской низменности. Дно моря целиком располагается в области шельфовых глубин, уровень воды интенсивно понижается.

Водопользование— это совокупность всех форм и видов использования водных ресурсов в общей системе природопользования. Водопользование включает использование водных объектов для удовлетворения потребностей населения и хозяйства (водный транспорт и лесосплав, рекреационное использование), использование воды без изъятия ее из водных объектов путем пропускания воды через объект водопользования (ГЭС, мельницы), водопотребление, т.е. изъятие воды из водных объектов.Водопотреблениеподразделяется на возвратное, т.е. с возвращением использованной воды в источник водоснабжения, и безвозвратное, связанное с вхождением воды в состав продукции или расходом ее на фильтрацию, испарение и т.п.

К группе водопотребителей относятся отрасли народного хозяйства, в которых водопользование связано с изъятием воды из водоемов и водотоков. При этом часть воды может теряться безвозвратно, входя в состав продукции отрасли или испаряясь. Основные водопотребители — промышленное, коммунальное водоснабжение и сельскохозяйственное орошение. Последнее потребляет около половины воды, используемой в народном хозяйстве.

В группу водопользователей входят отрасли, которые не изымают воду, а используют ее для выполнения различных технологических операций. Например, для получения электроэнергии, создания судоходных глубин и условий для нереста рыбы, сплава леса, обеспечения условий отдыха на воде и туризма.

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 рельефповерхности 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.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

История происхождения

С греческого языка гидросфера переводится как «водный шар». Она пронизывает все геосферы планеты. Именно в воде зародилась первая жизнь.

Учёные всё ещё не могут прийти к окончательному утверждению о происхождении водной оболочки Земли. Сегодня специалисты выдвигают два предположения возникновения гидросферы:

Специалисты приводят различные аргументы, чтобы доказать одну из этих гипотез, но пока сложно сказать, какая теория ближе к истине. Последние исследования в геохимии указывают на то, что вода и гидросфера могли образоваться за счёт дегазации оболочки Земли.

Составляющие водной оболочки

Узнать о составе водной оболочки Земли можно уже из её определения. Гидросфера представляет собой совокупность всей жидкости в любых её агрегатных состояниях, которая расположена между атмосферой и твёрдой земной оболочкой. Она входит в наружную оболочку планеты (биосферу). Эта геосфера включает воды на поверхности и под землёй, а также внутри живых организмов. Подземные водоёмы просачиваются до нижней части земной коры. Основное количество водяного пара обнаружено в тропосфере.

Обычно учёные выделяют 3 основные группы в составе гидросферы:

При описании строения гидросферы следует учитывать её агрегатное состояние. В природе вода встречается в трёх видах: газообразном, жидком и твёрдом. Последнее состояние характерно для ледников, которые составляют 1,65% от всего объёма гидросферы. В них содержится большая часть пресных вод. В газообразном состоянии вещество встречается в атмосферной влаге, образующей облака.

Свойства гидросферы

Несмотря на отличия в составе, состоянии и месте нахождения, все части гидросферы на Земле взаимосвязаны и представляют единое целое. Их взаимодействие в круговороте воды представлено непрерывным процессом перемещения водных масс вод воздействием солнечной энергии. Это условие обязательно для существования жизни на Земле. Кроме того, водные массы взаимодействуют с другими геосферами, обуславливая единство природной системы.

Гидрологический цикл характеризуется перемещением жидкости из океанов в атмосферу, через которую они перемещаются над литосферой и попадают обратно в поверхностные и подземные воды. Круговорот вещества включает несколько стадий:

Эти процессы происходят на расстояниях 15 км в атмосферу и до 5 км вглубь земной коры. Примерно одна третья часть солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, участвует в испарении жидкости из океанов. Сформированная парообразная влага конденсируется в облаках, дожде и снегу.

Влажность выступает главным фактором в определении погоды. Это движущая сила штормов, которая разделяет электрический заряд и способствует образованию молний. Осадки в виде дождей питают почву, увеличивают объём подземных вод, служат пищей для живых организмов и пополняют реки, через которые растворённые химические элементы и отложения переносятся в Мировой океан.

Водные массы участвуют и в круговороте углерода. Под воздействием жидкости и растворённого углекислого газа из континентальных пород выветривается кальций, который затем переносится через атмосферу в океаны. Там вещество образует карбонат кальция. Соединение осаждается на дне водоёма и со временем превращается в известняки. Некоторые карбонаты затем переходят в недра планеты. Этот процесс происходит из-за тектоники плит. Потом они расплавляются и выделяют в атмосферу углекислый газ.

Значение для человека

При изучении геосфер специалисты стараются раскрыть все их свойства, чтобы люди могли использовать дары планеты для различных нужд. Важно определить, какова роль гидросферы в жизнедеятельности человека.

Ни один живой организм на Земле не может существовать без воды. Вещество создаёт условия для зарождения жизни. Поэтому исследование других планет сводится к поиску этой жидкости, которая может подтвердить возможное на них существование живых организмов.

Сегодня биологи утверждают, что тело человека состоит на 75−80% из воды и её растворов. Вещество помогает реализовывать необходимые функции обмена веществ и других процессов в организме. Одно из главных свойств воды — транспортная функция. Жидкость доставляет до всех органов кислород и полезные микроэлементы. Также вода считается отличным помощником в борьбе с лишним весом. Она значительно снижает калорийность потребляемых продуктов и отбивает желание съесть что-нибудь сладкое.

Если человек теряет хотя бы 2−3% воды от своей массы, то его начинает мучить жажда. Если её вовремя не утолить, уровень жидкости продолжит стремительно уменьшаться, а это может привести к галлюцинациям. Если организм потеряет больше 20% важного вещества, тогда возможен летальный исход.

Хотя гидросфера считается основой всего живого на Земле, человек пока неспособен бережно к ней относиться. Многочисленные факторы заставляют водную оболочку менять свою структуру и становиться неприемлемой для нормальной жизнедеятельности. Деятельность людей вызвала множество экологических проблем, которые привели к тому, что гидросфера стала испытывать отрицательные влияния:

Воздействие человека на гидросферу стремительно увеличивается за счёт развития науки и техники. Только недавно некоторые предприятия начали применять новые разновидности защиты, благодаря которым водоёмы не будут загрязняться отходами производства.

Опасные явления

Сегодня существует много проблем, непосредственно связанных с водной оболочкой нашей планеты. Одна из них — повышение уровня моря. Эта проблема может затронуть как человечество, так и все существующие экосистемы. Учёные считают, что увеличение уровня моря объясняется расширением океанических вод из-за повышенных показателей температуры и тающих ледников.

За последние несколько десять лет уменьшился в размерах арктический морской лёд. Из недавних исследований NASA известно, что он истощается со скоростью 9,5% за десятилетие. Это негативно влияет на концентрацию солей в океане, температуру и место проживания животных. К примеру, из-за разрыва льдов белые медведи не могут доплыть до суши и тонут. Поэтому количество этих зверей стремительно уменьшается. Кроме того, потеря льдов сказывается и на отражательной способности поверхностей планеты: тёмные воды океанов начинают поглощать много тепла.

Также изменяется количество осадков. Их увеличение может привести к наводнениям и оползням. Снижение объёма осадков вызывает засухи и пожары. Ураганы и феномен Эль-Ниньо тоже воздействуют на погодные условия. Изменение характера муссонов может вызвать засухи на обширных территориях, на которые влияют сезонные ветры.

Поскольку глобальная температура постоянно повышается, вечная мерзлота в тундре тает. Это приводит к нестабильности почвы, на которой располагаются дома. Кроме того, специалисты считают, что таяние вечной мерзлоты может сформировать большой объём двуокиси углерода и метана в воздух. Высвобожденные парниковые газы затем будут способствовать глобальному потеплению из-за выделения тепла в атмосферу.

Занимательные факты

В школе обычно дают только основную информацию о гидросфере. Однако об океанах, реках, озёрах и других водных источниках есть множество интересных фактов, о которых будет полезно узнать любому человеку:

Без гидросферы не представляется жизнь на Земле и существование всех других геосфер. Специалисты считают, что изучены ещё не все свойства водной оболочки планеты. Вода служит источником жизни для различных организмов, включая человека. Но негативное влияние на гидросферу может нарушить её баланс. Людям необходимо бережно относиться к гидросфере и стараться сохранить водоёмы чистыми.

Источник