Процесс круговорота воды в природе

6

КРУГОВОРОТ ВОДЫ

Организм человека пронизан миллионами кровеносных сосудов. Кровь разносит по всему телу особые вещества -- гормоны, которые регулируют и согласовывают работу разных органов. Иными словами, кровь соединяет разные части тела в единую систему, в слаженный и работоспособный организм.

Такая же кровеносная система есть и у нашей планеты. Кровь Земли -- это вода, а кровеносные сосуды -- реки, речушки, ручьи и озёра. И это сравнение не просто художественная метафора. Именно она, переходя из почвы в растения, из растений в атмосферу, стекая по рекам с материков в океаны и возвращаясь обратно с воздушными потоками, соединяет друг с другом различные компоненты природы, превращая их в единую географическую систему. Вода не просто переходит из одного природного компонента в другой. Как и кровь, она переносит с собой огромное количество химических веществ, транспортируя их из почвы в растения, с суши в озёра и океаны, из атмосферы на землю. Все растения могут потреблять питательные вещества, содержащиеся в почве, только с водой, где они находятся в растворённом состоянии. Если бы не приток воды из почвы в растения, все травы, даже растущие на самых богатых почвах, погибли бы «от голода», уподобившись скупцу, умершему от голода на сундуке с золотом. Вода снабжает питательными веществами и обитателей рек, озёр и морей. Ручьи, весело стекающие с полей и лугов во время весеннего таяния снега или после летних дождей, собирают по пути, хранящиеся в почве химические вещества и доносят их до жителей водоёмов и морей, связывая тем самым наземные и водные участки нашей планеты. Самый богатый «стол» образуется в тех местах, где несущие питательные вещества реки впадают в озёра и моря. Поэтому такие участки побережий -- эстуарии отличаются буквально буйством подводной жизни.

Вода удаляет отходы, образующиеся в результате жизнедеятельности различных географических систем. Особенно важна очистительная роль воды сейчас, когда человек отравляет окружающую среду отходами городов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Все воды на Земле, не входящие в состав горных, объединяются понятием «гидросфера». Её вес столь велик, что обычно его измеряют не в литрах граммах или тоннах, а в кубических километрах. Один кубический километр -- это куб размером каждого ребра в 1 км полностью занятый водой. 1 км3 воды равен 1 млрд. т. На Земле содержится 1,5 млрд. т.

Но, к сожалению, всё не так просто. Дело в том, что 94% этого объёма составляют, солены воды Мирового океана, не пригодные для большинства хозяйственных целей. Лишь 6% -- это воды суши, из которых пресных всего 1/3, т.е. лишь 3 % всего объёма гидросферы. Основная масса всех пресных вод сосредоточена в ледниках. Значительно меньше их содержится под земной поверхностью, а также в парах атмосферы. На долю рек, из которых в основном и берёт воду человек, приходится совсем мало -- 1,2 тыс. км3. Совершенно ничтожен общий объём воды, единовременно содержащийся в живых организмах. Так что воды, которую может потреблять человек и другие живые организмы, на нашей планете не так уж и много. Но почему, же она не кончается? Ведь люди и животные постоянно пьют воду, растения испаряют её в атмосферу, а реки уносят в океан.

ПОЧЕМУ НЕ КОНЧАЕТСЯ ВОДА НА ЗЕМЛЕ

Вода на Земле находится в постоянном круговороте, и убыль её в одном звене сразу же восполняется за счёт поступления из другого. Движущей силой круговорота воды является солнечная энергия и сила тяжести. За счёт круговорота воды все части гидросферы тесно объединены и связывают между собой другие компоненты природы.

В самом общем виде круговорот воды на нашей планете выглядит следующим образом. Под действием солнечных лучей вода испаряется с поверхности океанов и суши и поступает в атмосферу, причём испарение с поверхности суши осуществляется как реками и водоёмами, так и почвой, растениями. Часть воды сразу возвращается с дождями обратно в океан, а часть переносятся ветрами на сушу, где выпадает в виде дождя или снега. Попадая на почву, вода частично впитывается в почву, пополняя запасы почвенной влаги и подземных вод, частично стекает по поверхности в реки и водоёмы. Почвенная влага частично переходит в растения, которые испаряют её в атмосферу, а частично тоже стекает в реки, только с меньшей скоростью. Реки, питающиеся водой из поверхностных ручьев и подземных вод, несут влагу в Мировой океан, восполняя его убыль. Вода, испаряясь с его поверхности, снова оказывается в атмосфере, круговорот замыкается. Такое движение между всеми компонентами природы и участками земной поверхности происходит постоянно и беспрерывно в течение многих миллиардов лет. Надо сказать, что круговорот воды не полностью замкнут. Часть её, попадая в верхние слои атмосферы, разлагается под действием солнечных лучей и уходит в космос. Но эти незначительные потери постоянно восполняются за счёт поступления воды из глубинных слоев Земли при вулканических извержениях. За счёт этого объём гидросферы постепенно увеличивается. По некоторым расчётам 4 млрд. лет назад объем её составлял всего 20 млн. км3, т.е. был в 7 тыс. раз меньше современного. В будущем количество воды на Земле, по-видимому, также будет возрастать, если учесть, что объём воды в мантии Земли оценивается в 20 млрд. км3 -- это в 15 раз больше современного объёма гидросферы.

ЗВЕНЬЯ ВСЕОБЩЕЙ ЦЕПИ

Круговорот воды в природе, как замкнутая цепь, состоит из нескольких звеньев. Вода бесконечно переходит от одного к другому, связывая их воедино. Географы выделяют восемь таких звеньев: атмосферное, океаническое, подземное, речное, почвенное, озёрное, биологическое и хозяйственное. Рассмотрим их подробнее.

Атмосферное звено круговорота воды. В воздухе вода содержится в основном в виде пара, образующегося в результате испарения с водного зеркала Мирового океана и с поверхности суши. Важно подчеркнуть, что основной вклад в формирование паров атмосферы вносит Мировой океан, значительная их часть переносится ветрами на континенты. Более 80% выпадающих в европейской части России осадков -- океанического происхождения.

Океаническое звено круговорота воды поставляет большую часть влаги в атмосферу. Этот вклад составляет приблизительно 86%. Лишь 14% парообразной влаги образуется за счёт испарения с поверхности суши. Причём знаменательно, что испаряющаяся с поверхности солёного Мирового океана вода -- пресная. Таким образом, океан можно считать колоссальной фабрикой пресной воды, без которой трудно представить существование современной жизни на Земле.

Специфической чертой круговорота воды в океане является перенос огромных её масс с течениями. При этом транспортируется за год в сотни раз больше воды, чем её несут все реки земного шара. Холодные и тёплые морские течения вносят существенный вклад в формирование климата Земли, особенно климата морских побережий.

Подземное звено круговорота состоит из воды, поступающей сюда из глубинных слоев Земли или просочившейся вниз с поверхности. Вода на больших глубинах, как правило, сильно засолена. Но чем ближе к земной поверхности, тем больше вероятность того, что вода в толще горных пород будет пресной. Добывают её с помощью бурения подземных скважин. Из подземных кладовых вода медленно стекает в реки, пополняя их вне зависимости от того, когда прошли дожди -- давно или недавно. Таким образом, основная роль подземного звена круговорота воды -- регулирование речного стока во времени. Не будь его, вода в реках была бы лишь в кратковременные периоды выпадения осадков или таяния снегов. Другая важная роль подземного звена -- очистка загрязнённых поверхностных вод. Проходя через толщу грунтов, эти воды освобождаются от содержащихся в них ядовитых веществ. Вот почему подземные воды служат наиболее надёжным источником питьевого водоснабжения.

Почвенное звено круговорота воды теснейшим образом связано с атмосферным, от которого оно получает влагу, и с биологическим, которому оно её отдаёт. С одной стороны, почва обладает способностью удерживать воду и постепенно отдавать её растениям. Даже во время длительной засухи в почвах сохраняется влага, запасённая в предшествующие периоды выпадения осадков. Вместе с водой растения получают из почвы питательные вещества. С другой стороны, почва является основным «посредником» между атмосферой и реками. От того, сколько она может удержать в себе воды, во многом зависит, какая часть выпавших осадков стечёт по поверхности почвы непосредственно в реки и водоёмы, какая задержится в почве и будет израсходована растениями на испарение, а какая просочится в подземные горизонты и пойдёт на питание рек в засушливые периоды. Лучше всего регулируют потоки воды почвы под лесом, поэтому реки, долины которых покрыты лесами, меньше всего страдают от засухи. Даже во время длительного отсутствия дождей лесные почвы сохраняют влагу и постепенно отдают её рекам, не позволяя им обмелеть.

Речное звено круговорота воды относится к числу наиболее изученных. Реки, извиваясь, и впадая друг в друга, в конечном счете, несут свои воды в моря Мирового океана или в замкнутые водоёмы (т.е. не связанные с океаном) типа Каспийского или Аральского морей, восполняя их потери воды на испарение.

Озёрное звено круговорота воды интересно тем, что испарение с поверхности водоёмов (водного зеркала) очень велико. Благодаря атому в окрест остях озёр смягчается климат. Но такое облагораживающее влияние даже у крупных озёр распространяется на небольшое расстояние -- в лучшем случае на несколько километров. Достаточно вспомнить пустынные берега таких крупнейших озёр, как Каспийское и Аральское моря. Кроме того, озёра, как и почвы, -- естественный регулятор речного стока. Реки, в бассейне которых имеются большие озёра, меньше всего мелеют в периоды засух. В качестве примера можно назвать Неву с Ладожским озером, Ангару с Байкалом. В последние десятилетия во всём мире появилось большое число искусственных озёр -- водохранилищ. Некоторые реки представляют собой сейчас цепочку (каскад) больших искусственных водоёмов. В их числе Волжско-Камский, Днепровский, Ангаро-Енисейский каскады водохранилищ.

Биологическое звено. Все живые организмы содержат в себе большое количество воды. Известно, что тело человека состоит из неё почти на 65%. Обезвоживание организма всего на несколько процентов ведёт к нарушению его жизнедеятельности, а на 10% и более -- вызывает серьёзные изменения в организме, могущие привести к гибели человека. Растения получают воду из почвы, а животные -- либо, поедая растения, либо утоляя жажду водой из рек и водоёмов. Особенно важна роль воды в процессе фотосинтеза -- создания зелёными растениями сложных органических веществ с помощью солнечного света. Всё богатство жизни на Земле, все продукты питания, которые потребляет человек, создаются растениями из углекислого газа и воды. Биологическое звено круговорота воды связано с атмосферным, в первую очередь за счёт испарения влаги растениями.

Хозяйственное звено круговорота воды. Это звено стало играть существенную роль сравнительно недавно -- с тех пор как человек создал промышленность и начал сильно изменять природу. Уничтожение лесов, распашка огромных территорий, осушение и орошение земель, создание гигантских водохранилищ и плотин, расходование воды на различные хозяйственные нужды -- всё это в значительной степени изменило гидрологические процессы на Земле. И хотя хозяйственная деятельность очень мало повлияла на общий объём гидросферы, она заметно влияет на отдельные её части. Сток одних рек уменьшился, других -- увеличился, изменилось внутригодовое распределение стока. В результате изъятия воды из рек, водоёмов, подземных слоев во многих районах мира возросло испарение, потому что именно на испарение идёт значительная часть воды, изымаемой человеком из источников. Часть потребляемой человеком воды входит в состав производимой им продукции, уходит в глубокие подземные слои. Эта вода надолго выпадает из всеобщего круговорота.