Юрий Новиков - Вода и жизнь на Земле

Живые организмы производят огромную работу по перераспределению вещества земной коры и созданию новых химических соединений. Живые организмы вовлекают в процесс круговорота кислорода, углерода и азота также большие массы минеральных веществ и различных других химических элементов, превращая их в биогенное вещество. Живые организмы способны усваивать и концентрировать из среды обитания практически все элементы периодической системы.

Гидросфера (водная оболочка) — это совокупность океанов, морей, озер, рек, ледяных образований, подземных и атмосферных вод. Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза превышает территорию суши. Океанические воды покрывают почти три четверти поверхности земного шара слоем толщиной около 4 тыс. м.

Занимая промежуточное положение между атмосферой и литосферой, гидросфера постоянно находится с ними в тесной взаимосвязи. Одним из ее проявлений является влагооборот. Последний играет важную роль в создании условий жизни во всей биосфере.

Таблица 1. Объем гидросферы [М. И. Львович, 1974]

Части гидросферы Объем воды, тыс. км3 От общего объема, % Мировой океан 1 370 323 93,96 Подземные воды 60 000 4,12 Зоны активного водообмена 4 000 0,27 Ледники 24 000 1,65 Озера 280* 0,019 Почвенная влага 85** 0,006 Пары атмосферы 14 0,001 Речные воды 1,2 0,0001 Итого: 1 454 193 100 * В том числе около 5 тыс. км3 воды в водохранилищах. ** В том числе около 2 тыс. км3 оросительных вод.

По данным табл. 1, на поверхности Земли содержится почти 1,5 млрд. м3 воды, из этого количества 93,96 % сосредоточено в океанах и морях, немногим больше 4 % представляют воды, находящиеся на суше, и 1,65 % воды сковано в ледниках.

Благодаря процессам круговорота воды гидросферы находятся в постоянной взаимосвязи по следующей схеме: океан — атмосфера — суша — океан. Основную роль в механизме круговорота воды играет тепловая энергия и сила тяжести. Под влиянием тепла вода испаряется с поверхностей океанов, морей, озер и других водных объектов; водные пары, сконденсированные в атмосфере, под действием силы тяжести выпадают в виде дождя, снега и града. Таким образом, вода переходит из одного агрегатного состояния в другое и перемещается, образуя течение рек, вызывая движение почвенных и подземных вод.

В замкнутой системе круговорота воды участвуют атмосферное, океаническое, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологическое, хозяйственное звенья. Каждое из них имеет свои особенности. Поверхность океанов, морей, рек и озер подвержена главным образом испарению. Этим обеспечивается пополнение атмосферы влагой, которая в последующем превращается в атмосферные осадки. В круговороте воды участвуют и подземные и почвенные воды в результате их перемещения и испарения. Биологическое звено занимает незначительное место в общем масштабе круговорота воды на Земле. Однако процесс этот сложен и многообразен. Вода для человека, животных и растений — важнейший продукт, участвующий во всех жизненных процессах. В среднем в растениях и животных содержится более 56 % воды. Организм человека почти на 65 % состоит из воды. При этом человеческий организм потребляет воды по весу примерно в 2 раза больше, чем питательных веществ. Вся вода, потребляемая людьми и животными, в конечном итоге также возвращается в общий круговорот воды.

В общем объеме круговорота воды на Земле ведущее место занимает океаническое звено: на суше выпадает только четвертая часть (113,5 тыс. км3) всех осадков, остальные (411,6 тыс. км3) приходятся на долю Мирового океана.

Осадки на поверхности суши создают ресурсы поверхностных вод и являются основным источником формирования пресной воды. Они имеются главным образом в ледниках полярных и горных областей (99,2 %), озерах (0,73 %), болотах (0,05 %) и в руслах рек. Большая часть пресной воды в виде ледников сосредоточена в двух материках — в Гренландии и в Антарктиде. Ледники — большие хранилища пресной воды.

Круговорот воды — это исключительно важное свойство гидросферы. Благодаря ему общее количество воды на Земле не уменьшается и вода делается практически неисчерпаемой. В этом заключается существенное отличие водных ресурсов от других полезных ископаемых. Подсчитано, что пары атмосферы обновляются в среднем каждые 10 суток, речные воды в руслах рек — в среднем каждые 11 суток, почвенная влага и воды-верховодки Земли возобновляются ежегодно. Более медленно происходит водообновление подземных вод, а также вод в озерах, болотах и ледниках.

В процессе возобновления запасов пресных вод основную роль играют атмосферные осадки. Известно, что на поверхность нашей планеты в среднем в год выпадают осадки, равные метровому слою. Однако распределяются они по земной поверхности неравномерно. Существуют районы с очень высоким уровнем осадков. Наибольшее количество их приходится на тропические зоны экватора (в пределах от 10° с. ш. до 10° ю. ш.). На территории некоторых районов Индии количество выпадающих осадков в год превышает 12 м.

Таблица 2. Обеспеченность континентов речной водой [К. П. Воскресенский, 1971]

Континент Суммарный сток рек, км3 Население, млн. человек Сток на душу населения, тыс. м3 в год Европа 3 140 606 5,18 Азия 13 400 1 688 7,94 Африка 4 020 294 13,67 Северная Америка 6 522 253 26,17 Южная Америка 11 500 154 74,68 Австралия 1 890 15,5 12,9 Земной шар 41 500 3 256 11,0

Вместе с тем в некоторых районах экваториальной зоны выпадаемой влаги недостаточно даже для смачивания поверхности почвы. Например, Синайская пустыня, где годовое количество осадков составляет всего 10–15 мм, а в Перуанской и Ливийской пустынях осадков не бывает вообще. Пустыни занимают четверть земной поверхности, а осадки, выпадающие в этих районах, в среднем не превышают 200 мм в год.

Неравномерность осадков наблюдается и в течение года. Так, в экваториальных районах наибольшее количество осадков выпадает в период после осеннего и весеннего равно действия; в тропиках и муссонных областях — главным образом летом, а в субтропиках — зимой; в районах с континентальным климатом — опять летом. В это время здесь отмечается до двух третей годовой нормы осадков.

На количество осадков, выпадающих на поверхность Земли, значительное влияние оказывает температура и близость больших водных пространств. В теплых экваториальных районах в результате интенсивного испарения увеличивается влагоемкость воздуха и соответственно возрастает количество осадков. В Южном полушарии, где большие пространства заняты морями и океанами, осадков больше, чем в северных широтах Земли.

Возобновляемые в процессе круговорота пресные воды используются для питьевого и промышленного водоснабжения, орошения и выращивания растительной массы, выработки гидроэнергии, судоходства и т. д. Однако не следует забывать, что неправильная хозяйственная деятельность человека ведет к качественному и количественному истощению водных ресурсов.