Чем важен количественный состав разных вод гидросферы. Что такое гидросфера Земли: описание, схема, составные части и влияние человека

И сфера), непрерывная водная оболочка Земли, содержащая воду во всех её агрегатных состояниях (жидком, твёрдом и газообразном), с постоянным водообменом между всеми геосферами и космическим пространством и с превращением её из одного состояния в другое в ходе круговорота воды в природе.

Гидросфера - одна из древнейших оболочек Земли, существовавшая практически во все геологические эпохи (описаны горные породы с возрастом около 4 миллиардов лет, образовавшиеся в водной среде). Основная масса гидросферы сформировалась в результате выплавления и дегазации вещества мантии Земли, по-видимому, в течение первых сотен - тысяч миллионов лет истории Земли, когда дегазация могла происходить более интенсивно. Возникновение гидросферы определялось глубинными геофизическими процессами, результатом которых явилось также образование сопряжённых с ней оболочек - литосферы и атмосферы. Процесс образования земной коры приводил к связыванию значительных масс воды в горных породах (свыше 20%). Наряду с поступлением ювенильных вод на земную поверхность часть воды в процессе диссипации водорода в верхних слоях атмосферы уходила в космическое пространство. Возникновение биосферы привело к трансформации газового состава атмосферы, образованию экрана из ионного слоя, препятствующего диффузии влаги и замедляющего её вынос в космос с одновременным усилением накопления вод на поверхности Земли.

Гидросфера Земли практически пронизывает все геосферы планеты. Земная кора до её нижней границы содержит подземные воды. Верхняя граница гидросферы практически совпадает с верхней границей атмосферы. Основная масса водяного пара сосредоточена в тропосфере, но через тропопаузу происходит постоянный обмен влаги со стратосферой, где, несмотря на незначительное количество водяных паров, возможна их конденсация, в результате которой формируются перламутровые облака.

Гидросфера Земли подразделяется на три основных части (табл. 1). Атмосферная влага имеет наименьший объём и простирается от поверхности Земли до высоты 300 км (преимущественно в виде пара, капель жидкой влаги и кристаллов льда). Воды Мирового океана и поверхностные воды суши занимают пространство от Марианского жёлоба (глубина 11 022 м) до высокогорных снегов Джомолунгмы (высота 8848 м). Вода здесь находится главным образом в жидком (океаны, моря, реки, озёра, водохранилища и др.), а также в твёрдом (ледники, ледовый и снежный покровы и др.) и биологическом (растительный и животный мир) состояниях. Подземные воды могут находиться в парообразном, жидком, твёрдом и химически связанном состояниях. Это почвенная влага, гравитационные воды верхних слоёв земной коры, глубинные напорные воды, воды в связанном состоянии в различных горных породах и отложениях, а также воды, входящие в состав минералов, ювенильные воды (табл. 2). В земной коре мощностью 20-25 км объём вод может достигать 1,3·10 9 км 3 , до глубины 5 км - 60·10 6 км 3 , до 200 м - 23,4·10 6 км 3 , в почвенном горизонте до 2 м - около 16,5·10 6 км 3 вод. Часть подземных вод (200-500·10 3 км 3) содержится в подземных льдах зоны многолетнемёрзлых пород. Подземные воды, наиболее активно участвующие в современном глобальном водообмене, составляют всего около 0,7% общих запасов воды на Земле.

По химическому составу воды гидросферы представляют собой сложный раствор различных веществ, отличаются по химическим элементам, концентрации растворённых веществ, по количественному соотношению между компонентами состава, форме их соединений. В состав воды входят газы, соли, органические вещества. Химические составом гидросферы определяются различные процессы, протекающие в водной среде (табл. 3).

Гидросфера играла и играет основополагающую роль в геологической истории Земли, в ней зародилась жизнь на планете, эволюция организмов продолжалась в морской среде в течение всего докембрия, и лишь в начале палеозоя началось заселение суши различными организмами. Поверхностные воды суши, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Взаимодействие различных видов вод и взаимные переходы из одних в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. Воды гидросферы оказывают механическое и химическое воздействие на горные породы - замерзая и расширяясь в трещинах горных пород или растворяя их, вода производит разрушительную работу. Воды рек разрабатывают широкие долины, перенося обломочный материал в более низкие районы, а в конечном итоге в Мировой океан. Осаждаясь на дно озёр, морей, океанов, твёрдый материал образует осадочные породы. Огромное количество природного материала переносится реками в растворённом состоянии. В результате выпадения из вод гидросферы различных солей образуются породы и минералы химического происхождения (гипс, доломиты и так далее). Живущие в воде организмы обладают способностью поглощать из неё различные соединения (карбонат кальция, кремнезём и так далее); скапливаясь на дне водоёмов, их скелеты образуют мощные слои известняков и различных кремнистых осадочных пород. Таким образом, подавляющая часть осадочных горных пород и такие полезные ископаемые, как нефть, уголь, бокситы, марганцевые и железные осадочные руды, образовались в прошлые геологические эпохи под воздействием гидросферы и происходящих в ней процессов.

Современный водный баланс на Земле определяется сложившимися климатическими условиями и поддерживается глобальным водообменом, в котором участвует свыше 1 миллиона км 3 воды.

В истории Земли неоднократно происходили гигантские изменения глобального водного баланса, связанные с изменениями радиационного баланса на поверхности планеты. При похолодании и росте ледников вода накапливается на суше, сокращается объём Мирового океана, а при потеплении происходит обратный процесс. В периоды развития мощных похолоданий уровень Мирового океана мог понижаться на 110-130 м, происходила консервация значительной массы воды в ледниках, 40-50 миллионов км 3 воды перемещалось из океана на территорию суши. Изменения в водном балансе приводили к значительным геофизическим последствиям, таким как изменение скорости вращения Земли, смещение полюсов и др. Современные климатические условия, установившиеся приблизительно 10 тысяч лет назад, являются достаточно устойчивыми, колебания глобальной температуры происходят в пределах 1-2 °С, обеспечивая стабилизацию водного баланса Земли. Об этом свидетельствует ход уровня Мирового океана в голоцене и в историческое время.

Воды гидросферы играют важнейшую роль в жизни человека. Они используются в целях гидроэнергетики, для водоснабжения, судоходства, рыболовства, рекреации, добычи ценного химического сырья (рассолы) и т. д. Минеральные воды обладают целебными свойствами.

Лит.: Алпатьев А. М. Влагообороты в природе и их преобразования. Л., 1969; Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. Л., 1974; Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. М., 1997. Т. 2. Кн. 1; Клиге Р. К., Данилов И. Д., Конищев В. Н. История гидросферы. М., 1998.

В науках о Земле под гидросферой подразумевают прерывистую поверхностную оболочку, состоящую из воды морей и океанов, поверхностных водоемов суши, временных и постоянных водотоков, твердой воды в виде снега и льда. Наряду с поверхностной существует и подземная гидросфера, к которой относятся грунтовые и подземные, в том числе артезианские воды. Общая масса воды в гидросфере оценивается в 2*10 24 г. В Мировом океане на ее долю приходится около 67%, в литосфере - около 30%, в материковых льдах и подземных водах - чуть более 2%, а в водоемах суши - около 1%.

Покрывают почти 71% поверхности , а вместе с водными объектами суши, к которым относятся ледники, озера, водохранилища, болота, пруды и др., водой покрыто почти 3/4 земной поверхности. Высокая теплоемкость воды и значительная потенциальная энергия ее многочисленных фазовых переходов вместе с огромной площадью зеркала воды имеют большое значение для теплового и водного режимов Земли. Гидросфера вместе с атмосферой являются решающим фактором в почвообразовании и формировании растительного покрова Земли и, следовательно, обусловливают ландшафтный облик планеты.

В содержится 96,4% общего объема гидросферы Земли. Эта огромнейшая масса воды, состоящая из двух слоев - верхнего, относительно теплого, и основного, холодного с температурами 4°С и ниже, обусловливает термический режим планеты. Мировой океан является глобальным аккумулятором теплоты. Он трансформирует солнечную энергию, аккумулирует ее, а при необходимости, медленно охлаждаясь, отдает часть теплоты в . Таким образом, гидросфера играет важнейшую и весьма неоднозначную роль в терморегуляции планеты.

На суше основная масса воды сосредоточена в ледниках. В них законсервировано 70,3 % всех запасов пресных вод Земли. Благодаря своей высокой отражательной способности (альбедо) ледники являются одним из важнейших современных климатообразующих факторов.

Важнейший компонент гидросферы Земли, характеризующийся высокой скоростью водообмена. Суммарный запас воды в реках Земли составляет всего 0,0002% общих запасов воды и 0,005% запасов пресных вод. Реки не только один из важнейших эрозионных, транспортирующих и аккумулятивных геологических факторов, но и один из основных природных резервуаров воды, ресурс которых используется в сельском хозяйстве, промышленности и для питьевых нужд.

Гидросфера Земли играет важнейшую роль в глобальных процессах обмена веществом и . Вода осуществляет эрозию и денудацию горных пород, перенос вещества во взвешенном или растворенном состоянии и отложение продуктов разрушения в областях аккумуляции (долины и устья рек, озера и морские бассейны).

Важнейшим процессом в экосфере является глобальный круговорот воды, или гидрологический цикл. Он служит основой единства географической оболочки и играет важнейшую роль в обмене веществом и энергией. Под воздействием солнечной энергии вода испаряется с поверхности морей, океанов и поверхностных водоемов суши. Испарившаяся влага включается в процесс атмосферного влагопереноса. При этом часть влаги вновь выпадает в виде атмосферных осадков над Мировым океаном и континентами. С поверхности континентов вода стекает в виде рек в конечные бассейны стока и по пути, в пределах последних, вновь вовлекается во влагооборот.

Глобальный круговорот воды состоит из океанского и материковых звеньев, взаимосвязанных обменом водяного пара между океаном и сушей и стоком с суши в океан. Преобладающая часть выпадающих на сушу осадков испаряется, а остаток воды стекает в океан как в форме речного стока, так и в виде стока подземных вод и отрыва ледников в море. Примерно третья часть вод суши не имеет стока в океан, и реки заканчивают свой путь или в озерах, или бесследно исчезают в бессточных впадинах.

Обладает весьма высокой растворяющей способностью. Абсолютно чистой, дистиллированной воды в природе практически не бывает. Природные воды весьма разнообразны по составу и концентрациям химических и играют решающую роль в глобальных геологических, геохимических и биогеохимических процессах.

Общая характеристика гидросферы суши

Гидросферу суши составляют реки, озера, болота, ледники, снежный покров и подземные воды.

Реки - постоянно действующие водотоки, собирающие атмосферные осадки и подземные воды с обширных территорий (водосборных бассейнов) и производящие огромную геологическую работу. Они размывают горные породы суши и переносят разрушенные частицы из одного места в другое. Реки имеют большое значение для человечества. Они удобряют почву и нивелируют земную поверхность, являются транспортными магистралями, дают электроэнергию.

Для каждой реки в течение года характерно чередование паводков (половодий) и низкого уровня воды (межени). Количество воды во время половодий увеличивается в десятки раз. Время проявления половодья и его продолжительность зависят от питания рек.

Важными характеристиками рек являются поверхностный русловый сток и расход воды. Под русловым стоком понимают количество воды, переносимое речным потоком за определенный отрезок времени. Твердым стоком реки считается количество твердых и растворенных веществ, перемещаемых рекой за определенный промежуток времени.

Вода, движущаяся по неровной поверхности земли в виде склонового стока, скапливаясь, образует ручейки. Собранная в ручьи вода обладает большим объемом и большей скоростью и начинает действовать как агент эрозии. Ручьи изменяют конфигурацию первичных склонов, размывают овраги, превращая их в маленькие долины. Наибольшая эрозия происходит на склонах, лишенных растительности.

Большую роль играет мутность рек, по которой, с одной стороны, можно судить о скорости денудации водораздельных пространств и склонов долин, а с другой - о степени размыва почвенного покрова. По удачному выражению С. П. Горшкова (1998), реки действуют подобно плохому бульдозеру. Они транспортируют в огромных количествах наносы и оставляют их на своем пути. В России такие реки встречаются там, где ведутся дренажные разработки россыпных месторождений. Их мутность в среднем составляет 15-20 г/л. Примерно такая же мутность (11-17 г/л) была характерна в 20-е годы XX в. для р. Колорадо в районе Гранд-Каньона вследствие сильнейшей эрозии почв на перегруженном пастбищами бассейне реки. Но после ограничения выпаса и принятия некоторых нормативных актов, направленных на охрану почв, введенных в США в 30-е годы, мутность этой реки понизилась почти вдвое.

Вследствие сильнейшей антропогенной нагрузки на водосборные площади высокая мутность характерна для р. Брахмапутры. Высота половодья и паводка в этой реке достигает 12 м. В это время расходы воды увеличиваются более чем в три раза по сравнению с зимним периодом. Только за один паводок возникшие небольшие островки и осередки смещаются на расстояние 1,5-1,7 км. За паводок, по данным А. А. Чистякова, в русле р. Брахмапутры могут откладываться толщи косослоистых песков мощностью до 15-17 м. Самые крупные русловые формы - ленточные гряды высотой от 7 до 17 м и длиной от 200 до 1000 м формируются при максимуме половодья и при его спаде. На широкой пойме при паводке возникают разливы, охватывающие площадь до 200 км 2 , глубиной 3-4 м. Из-за отсутствия течения в спокойных условиях аккумулируются глинистые алевриты со скоростью 2-3 см/год. За период 1830-1967 гг. в районе г. Ислампура накопился аллювий мощностью от 20 до 40 м. Вниз по течению мощность наносов увеличивается и достигает 150 м.

В огромных масштабах выносится материал с обширных склонов Гималаев. Это вызвано сведением леса под пашни и резким увеличением эрозии на открытых землях, а также выносом смытого мелкозема и гумуса речным стоком левых притоков р. Ганг. И поэтому широко распространено выражение: «Непал экспортирует почву на равнины Индии». Но это же выражение, по мнению С. П. Горшкова, в равной мере относится и к Бутану, со склонов которого почвенный материал поступает в р. Брахмапутру.

Высокой мутностью обладают реки Хуанхэ (1600 млн. т., 35 г/л), Ганг (1450 млн. т., 3,5 г/л), Брахмапутра (850 млн. т., 2,2 г/л), Инд (435 млн. т., 2,5 г/л), Янцзы (500 млн. т., 0,1 г/л), Амазонка (850 млн. т., 0,1 г/л), Конго (300 млн. т., 0,2 г/л), Миссисипи (300 млн. т., 0,5 г/л).

Уникальной мутностью обладает р. Хуанхэ, несмотря на то что по водности она уступает Инду, Брахмапутре, Конго и особенно Амазонке. Только в одном из притоков Хуанхэ мутность достигает 450 г/л. По числу и масштабам катастрофических наводнений и по числу жертв с р. Хуанхэ не может сравниться ни одна река мира. Она дренирует площадь в 753 тыс. км 2 , ее длина составляет 5464 км. Дельта Хуанхэ имеет площадь 10000 км 2 и растет со скоростью несколько десятков метров в год. Дренирование р. Хуанхэ в районе Лессового плато (1200-1500 м), густо заселенного, сильно распаханного, плотно покрытого оврагами и крутопадающей эрозионной сетью, является причиной катастрофических наводнений на Северо-Китайской равнине. Здесь высокая площадная и овражная эрозия сочетается с большими модулями смыва, составляющего от 100 до 500 т/га. При пересечении рекой Лессового плато ее мутность увеличивается в десятки раз. При выходе на равнину избыточная аккумуляция достигает 7-8 см в год.

Наступает половодье в сезон дождей, который длится с июля по октябрь. Выпадает до 80% годовой суммы осадков, с речным стоком транспортируется до 85% наносов. Это время носит название сезона наводнений.

Для спасения от наводнений жители Северо-Китайской равнины уже с 603 г. до н. э. начали сооружать ограждающие береговые дамбы. Ныне нижнее течение р. Хуанхэ обнесено 5-6-рядной системой дамб длиной свыше 700 км вдоль левого берега и 600 км вдоль правого берега. На реке имеются восемь гидроузлов. Несмотря на принимаемые меры, река каждый раз вырывается на равнину. За последние 7000 лет это происходило 1600 раз и приводило к обширным наводнениям.

Самым грандиозным и катастрофическим было наводнение, случившееся в 1887 г. Была затоплена территория площадью 78 тыс. км 2 . Под трехметровым слоем ила были похоронены многие селения. Погибло около 1 млн. человек.

Самое крупное несчастье в долине р. Хуанхэ произошло в XX в. В 1938 г., взорвав правобережные дамбы у г. Чжэнчжоу и направив поток воды на равнину в юго-восточном направлении в давно покинутое русло, китайцы попытались приостановить продвижение японских войск по территории страны. При этом свободное русло Хуанхэ благодаря высокопродуктивному илу и освободившейся от воды территории было быстро заселено. Однако в 1947 г. правительство Гоминьдана распорядилось без предупреждения закрыть брешь в дамбе, чтобы затопить земли в районах, находившихся под управлением коммунистов. Эта варварская мера привела к затоплению полей и деревень, где проживали 200 тыс. человек. Большинство людей погибло. Данный акт представляет собой пример использования высокой водности реки в качестве военной силы.

Озера - природные водоемы во впадинах рельефа (котловинах), имеющие тектоническое, ледниковое, речное (старицы), провальное, вулканическое или искусственное происхождение, заполненные застойной или слабо проточной водой и не имеющие связи с Мировым океаном. Озера занимают около 2,5% площади суши. Крупнейшими из них являются Каспийское море, Верхнее в Северной Америке, Виктория в Африке, Аральское в Средней Азии, Байкал в Сибири.

Большинство озер находится в областях четвертичного оледенения - озера Скандинавского полуострова и севера европейской части России, севера США и Канады. Располагаются озера во всех природных областях независимо от высоты местности. Самым высокогорным озером является озеро Титикака в Андах (высота 3812 м. над уровнем моря), а самое низкое залегание имеет Мертвое море на Аравийском полуострове (395 м. ниже уровня моря). Самым глубоким озером является Байкал (1741 м.).

Озерные котловины созданы эндогенными, экзогенными и техногенными факторами. Среди эндогенных озер выделяются группы вулканогенных, сейсмогенных и тектонических. В вулканогенную группу входят кратерные, кальдерные, фумарольные, гейзеровые, лавово-плотинные и лахаро-плотинные типы. Например, крупнейшее на Кавказе озеро Севан является лавово-плотинным.

К сейсмогенной группе относятся обвально-плотинные озера, возникшие в результате обвалов скальных пород после сильных землетрясений: Сарезское озеро в Горном Бадахшане на Памире, образованное после землетрясения в 1911 г., и озеро Рида на Кавказе.

Широко распространены тектогенные озера рифтового типа: Байкал, Мертвое море и группа озер Восточной Африки.

Образование озер экзогенного происхождения связано с возникновением провально-карстовых, провально-суффозионных, флювиальных (русловых и пойменных), дефляционных, гляциальных (экзарационные, термокарствые, гляциально-плотинные) и биогенных котловин.

Болота - избыточно увлажненные участки земной поверхности, заросшие влаголюбивой растительностью. Общая площадь болот на поверхности Земли составляет 2 млн. км 2 . Они располагаются в тех областях, где уровень грунтовых вод находится вблизи поверхности. По местоположению и условиям водного питания различают верховые, промежуточные, низинные и приморские болота. Верховые болота располагаются на выровненных водоразделах, на речных террасах и на склонах возвышенностей. Они подпитываются атмосферными осадками. Промежуточные болота питаются за счет как атмосферных осадков, так и подземных вод. Низинные болота располагаются в понижениях рельефа и часто возникают на месте обмелевших и заросших озер. Питаются за счет атмосферных осадков, подземных и поверхностных вод. Приморские болота занимают низменные морские побережья в областях с влажным климатом. В областях с тропическим климатом они покрываются мангровыми зарослями и иногда затапливаются приливами.

Болота выполняют важную гидрологическую роль и являются стабильными источниками питания рек. Они регулируют половодья и способствуют самоочищению речных вод.

Основные заболоченные территории в России сосредоточены на северо-западе и севере европейской части, а также в Западной Сибири.

Ледники формируются в местах с низкими отрицательными температурами в результате многолетнего накопления снежных масс. Они присутствуют во всех высокогорных областях, в Антарктиде, Гренландии и на полярных островах. Ледники занимают 16,1 млн. км 2 , или 11 % территории суши, а общий объем льда в них равен 30 млн. км 3 .

Высотное положение ледников зависит от климата. Наиболее низкое положение они занимают в приполярных областях и опускаются до уровня Мирового океана, образуя айсберги (Гренландия, Антарктида).

Ледники делятся на наземные ледниковые покровы, шельфовые и горные. Среди последних выделяют долинные, переметные, каровые, висячие, выводные. Характерная особенность ледников - их способность в результате вязкопластичного течения и под влиянием силы тяжести перемещаться от областей питания. Скорость движения ледников сильно варьирует. В Альпах ледники перемещаются со скоростью 0,1-0,4 м/сут, а на Памире и в Гималаях - 2-4 м/сут. Иногда на отдельных участках в зависимости от крутизны склона их скорость катастрофически увеличивается, достигая 150 м/сут.

Почти четвертая часть суши занята почвенным льдом, или многолетнемерзлыми грунтами.

Основная масса ледников России сосредоточена на арктических островах (Новая Земля, Северная Земля, Земля Франца-Иосифа, остров Врангеля, Новосибирские острова) и в горных районах (Большой Кавказ, Алтай, горы Камчатки, Южной и Северо-Восточной Сибири, Корякское нагорье, Саяны, Урал, Становой хребет).

Снежный покров образуется вследствие обложного или ливневого выпадения снега. Кроме снега в нем присутствуют также механические примеси и кристаллы льда. Продолжительность существования снежного покрова зависит от климатических условий. Максимальная площадь снежного покрова возникает в марте. В это время снег покрывает около 19% территории северного полушария. Наибольшая высота снежного покрова на Европейской части России наблюдается на западном склоне Северного Урала (более 90 см), в Азиатской части - на Западно-сибирской низменности (110-120 см), на Камчатке, Сахалине и в низовьях Амура.

Подземные воды относятся к числу природных ресурсов, от которых в настоящее время зависит жизнь значительной части населения земного шара. Под земной поверхностью находится примерно в 37 раз больше воды, чем во всех реках, озерах и болотах мира. Основная масса подземной воды имеет атмосферное происхождение. Однако кроме нее имеется погребенная (реликтовая) вода, сохранившаяся между частицами горных пород с тех пор, как возникли осадочные породы, и магматическая (ювениальная) вода, т. е. вода, поступающая из расплавленных магматических тел.

Подземными водами снабжается множество городов, они широко применяются в сельском хозяйстве и промышленности. Колодцы, источники и артезианские скважины дают в среднем около 150 млн. м 3 воды в сутки.

В районах, сложенных легкопроницаемыми и растворимыми горными породами, возникают пещеры и полости, а на поверхности формируются карстовые воронки и впадины. Причудливые формы земной поверхности в местах развития карстовых воронок называются карстовым рельефом. Для него характерны сеть многочисленных коротких оврагов и ложбин, карстовые провалы, полья и карстовые долины. Под землей располагаются карстовые галереи, пустоты, гроты и пещеры. По дну протекают подземные реки и имеются каскады подземных водопадов.

В областях молодой вулканической деятельности встречаются подземные термальные воды. На поверхность они изливаются в виде термальных источников и гейзеров.

Водохранилища - искусственно созданные водные ландшафты поверхностной гидросферы. По данным Р. К. Клиге, для суши характерен отрицательный водный баланс. По мнению ученого, ежегодное сокращение объема озер и подземных вод соответственно равно 38 и 108 км 3 . Потери озер компенсируются созданием водохранилищ, каналов и ирригационных систем. К техногенным озерам относятся водохранилища, создаваемые в руслах крупных рек в связи со строительством гидростанций, с помощью которых регулируется речной сток.

Водохранилища классифицируют по разным принципам. По условиям аккумуляции воды принято выделять: водохранилища в долинах рек, перегороженных плотинами; озера-водохранилища, зарегулированные плотинами; наливные водохранилища; водохранилища в местах выхода подземных вод, в том числе в условиях карста; водохранилища, создаваемые в эстуариях и прибрежных участках моря, отделенные от него дамбами.

Наибольшее количество водохранилищ, расположенных на равнинных территориях, создано в России. Самым большим по площади равнинным водохранилищем является водохранилище Вольта (Гана, Африка) - 8450 км 2 ; в России наиболее крупное - Волжское (Самарское) - 5900 км 2 . Самые емкие водохранилища - Кариба (175 км 3) на р. Замбези и Братское на р. Ангаре (170 км 3).

В аридных областях с поверхности водохранилищ ежегодно испаряется слой влаги до 2000 мм.

По данным А. Б. Авакян и В.А. Шарапова, главные функции водохранилищ следующие:

«склад воды», обеспечивающий круглогодичное бесперебойное снабжение водой городов, промышленных предприятий, орошаемых и обводняемых массивов; улучшение и удешевление забора воды насосными станциями;

акватория разноцелевого назначения, используемая для рекреации, судоходства, рыбного хозяйства и др.;

источник и аккумулятор энергии, вырабатываемой ГЭС; регулятор стока в многолетнем, сезонном, недельном и суточном разрезах в различных отраслях экономики;

объект, изменяющий качество воды как в лучшую (уменьшение мутности, цвета, содержания сапрофитных бактерий и кишечной палочки), так и в худшую стороны;

объект, влияющий на земельные ресурсы в худшую (затопление, подтопление, переработка берегов, образование островов, обезвоживание и осуходоливание пойменных угодий в нижнем бьефе и др.) и в лучшую (увеличение возможности орошения и обводнения земель, улучшение возможности использования земель в нижних бьефах в районах, страдающих от наводнений) стороны;

объект, вносящий некоторые положительные и отрицательные изменения в природу и хозяйство: влияние на климатические условия в прибрежной полосе, на русловые процессы в нижнем бьефе, на сроки становления и вскрытия ледостава на реке ниже плотины и др.

После создания водохранилища в примыкающем подпруженном участке русла резко усиливаются аккумуляционные и одновременно с ними денудационные процессы. В данном случае речь идет о регрессивной аккумуляции, глубинной эрозии, подтоплении примыкающих к водохранилищу участков суши.

Качество воды во многом зависит от гидробиологических процессов и функционирования системы: вода - донные осадки. Многие водохранилища подвержены эвтрофикации - «цветению воды». Причина этого явления заключается в аномально высоком содержании в воде биогенных веществ, которые попадают в водохранилища с сельскохозяйственных угодий и животноводческих комплексов, урбанизированных территорий и транспортных магистралей.

На первой стадии эвтрофикация выглядит как положительный фактор, так как повышается продуктивность всех населяющих водоем гидробионтов. По мере развития эвтрофикации качество промысловых рыб снижается. В конечной фазе развиваются заморные процессы и наступает омертвление водоема. Это происходит из-за того, что количество отмирающего фитопланктона становится несоизмеримо большим и практически весь кислород расходуется на окисление мертвого органического вещества.

Берега водохранилищ в той или иной мере подвержены разрушению. Факторами, способствующими разрушению берегов, являются: сложение их рыхлыми терригенными породами; круто-склонность и приглубость берегов; развитие оползневых процессов; отсутствие или подавленность водной и наземной растительности; ветровое волнение, быстрое удаление продуктов абразии вдольбереговыми течениями; перемещения контакта вода - берег

в течение года, которые составляют по вертикали 100-170 м, а по горизонтали 5-15 км.

Довольно быстро дно водохранилищ заиливается. В состав донных отложений водохранилища входят: автохтонное органическое вещество; речные наносы; продукты разрушения берегов и мелководий, а также выносы временных потоков; эоловый материал; антропогенные сбросы.

Установлено, что при наличии каскада водохранилищ наибольшую роль в заиливании играют продукты разрушения берегов и мелководий. Скорость заиливания относительно небольшого Иваньковского водохранилища (1,12 км 3) равна 0,7% в год, а между тем Рыбинское водохранилище, которое почти в 25 раз больше (25,4 км 3) и образовано в озерной котловине, только за 25 лет потеряло всего 1% емкости и, таким образом, средняя скорость заиливания его составляет всего 0,04%.

Хорошо изучены процессы заиливания верхневолжских водохранилищ: Иваньковского, Угличского, Рыбинского. Например, в Иваньковском водохранилище песчаные наносы накапливаются на глубине до 4 м, в Рыбинском - до 120 м, а в Угличском - менее 2 м.

Основной метод борьбы с заиливанием - периодическая промывка. При значительных уклонах дна она осуществляется путем пропускания воды через отверстия в плотине, которые открывают обычно во время паводка. Нередко применяют искусственное осаждение взвесей и очистку воды от взвешенных частиц с помощью безвредных химических веществ.

Образование водохранилищ обычно сопровождается увеличением запасов подземных вод как в пределах акватории самого водохранилища, так и на окаймляющих его территориях. Причем уровень водоносного горизонта часто поднимается, а это вызывает подтопление низинных участков, примыкающих к водохранилищу.

Геологическая роль и неблагоприятные экологические процессы, обусловленные гидросферой суши

Многообразны экзогенные процессы, обусловленные гидросферой суши. Воды суши размывают горные породы, формируют рельеф, переносят вещество в растворенном или во взвешенном состоянии, отлагают его в понижениях рельефа и конечных бассейнах стока. Наряду с созидательной работой, протекающей весьма медленно, с наземной и подземной гидросферами связаны неблагоприятные природные процессы, негативно воздействующие на среду обитания человека и организмов: образование овражно-балочной системы, смещение русел рек, эрозия берегов, лимноабразия, заболачивание озер и экзарация. С гидросферой суши связан и целый ряд катастрофических природных явлений - наводнения, сходы селевых потоков и лавин.

Формирование овражно-балочной сети

Оврагами называют крутостенные промоины, являющиеся руслами временных потоков и образовавшиеся в результате эрозии, направленной в глубину. Временные потоки возникают в период выпадения значительных количеств атмосферных осадков и во время активного снеготаяния.

Образование оврагов начинается с формирования на склоне эрозионных ложбин. В зависимости от глубины различают эрозионные борозды (до 0,5 м), рытвины (1-2 м) и промоины (3- 5 м). Все перечисленные формы рельефа задерживают атмосферные осадки, которые размывают склон. Рост оврага происходит вниз по склону до тех пор, пока его устье не достигнет базиса эрозии, и вверх - пока его истоки не дойдут до водораздела.

Крупнейшие овраги достигают длины нескольких километров и нескольких десятков метров в глубину и ширину. Их форма зависит от состава горных пород, в которые они врезаются. Наиболее крутые и глубокие овраги образуются на склонах речных долин, дренирующих известняковые массивы и песчано-глинистые четвертичные отложения. Особенно много оврагов среди лёссовых толщ. Стенки оврагов могут быть обвальными, осыпными или оползневыми. В начале склоны и днища оврагов лишены растительности. Со временем склоны покрываются плащом делювиальных отложений, сглаживаются, зарастают и превращаются в балки.

Скорость роста оврагов довольно велика. В бассейне р. Нижний Дон овраги ежегодно увеличиваются на 1-1,5 м, в предгорьях Северного Кавказа скорость роста оврагов достигает 3 м в год.

Наиболее широко овражная эрозия распространена в южной части лесной, лесостепной и степной зонах в пределах Среднерусской, Волыно-Подольской, Приволжской, Верхнекамской и Приазовской возвышенностей, где плотность оврагов составляет от 25 до 100 на 100 км 2 . Развитию оврагов способствуют широкое распространение покровных отложений (супеси и суглинки) и характер рельефа (сильная расчлененность, большая площадь водосбора и крутизна склонов).

Формирование овражно-балочной сети на равнинах приводит к возникновению увалов, сокращению пахотных земель, заиливанию пойм и русел рек, а в устьях оврагов накапливаются конуса выноса. Кроме того, овраги способствуют понижению уровня подземных вод.

Образованию оврагов способствуют вырубка лесной растительности на склонах, распашка склонов, выпас скота, проведение дорог по пологим склонам речных долин и балок. Увеличение размеров оврагов приводит к уничтожению почвенного слоя, сокращению площади пахотных земель, затрудняет сельскохозяйственные работы, разрушает дороги и постройки.

Разработаны мероприятия по предотвращению эрозии почв и ослаблению силы руслового потока. На склонах оврагов и в их верховьях проводят лесопосадки, на дне оврагов создают препятствия в виде бетонных, каменных, песчаных и деревянных плотин, а дно оврагов укрепляют водобойными сооружениями.

Изменение русел рек и речная эрозия

Русла рек только на первый взгляд кажутся постоянными. Конфигурация речных долин вследствие сложных гидродинамических и геологических процессов меняется. Это происходит вследствие турбулентного движения воды в речных потоках, соотношения глубинной и боковой эрозии, переноса взвешенного обломочного материала и его аккумуляции, зависит от степени выработанности продольного и поперечного профиля русла, расположения базиса эрозии.

В смещении русел рек важная роль принадлежит силам Кориолиса, отклоняющим движущиеся водяные потоки в Северном полушарии вправо, а в Южном - влево. Наибольшие смещения наблюдаются у крупных равнинных рек, текущих в меридиональном направлении. Смещению русл способствует меандрирование. В вершине каждой излучины русло постоянно смещается в сторону вогнутого берега, размываемого в результате боковой эрозии. На перемещение русл оказывают влияние геологическое строение берегов и состав горных пород, современные тектонические движения, направление ветров, объем воды и т. д.

Смещение русл происходит и в результате дробления (фуркация) русла на отдельные рукава. Это очень характерно для горных рек, когда они выходят в предгорья, и для дельт крупных рек.

Смещение русл и интенсивная боковая эрозия приводят к разрушению береговых построек, уничтожению сельскохозяйственных угодий, расположенных на высоких поймах и террасах, загрязнению речных вод органическими гумусовыми кислотами.

Для предохранения берегов от развиваемой боковой эрозии их укрепляют, проводят лесопосадки. Для снижения отрицательного влияния меандрирования русла выпрямляют, иногда бетонируют и даже заключают речной поток в специальные трубы. Однако такие инженерные сооружения приводят и к отрицательным последствиям, особенно во время паводков, когда прибывающая масса воды не успевает пройти через специально созданные каналы. Кроме того, выпрямление русл нередко нарушает режим подземных вод и способствует гибели речных экосистем.

Наводнения. Вызываются наводнения интенсивными ливневыми дождями или быстрым таянием снежного покрова. Они опасны для регионов с низкими абсолютными отметками, расположенными в низовьях крупных рек, в пределах дельт. Наряду с речными нередко возникают наводнения в результате морских приливов или во время нагонов воды сильными ветрами в устье рек. Например, часто нагонные наводнения происходят в устье Невы, в устьях рек Брахмапутры и Ганга. В 1988 г. во время катастрофического паводка в Индии было затоплено 82 тыс. км 2 , были разрушены 7,2 млн. жилищ, погибли 2379 человек, 172 млн. голов домашнего скота. Наводнения приводят к тяжелым последствиям - резкому возрастанию смертности от эпидемических болезней и голода.

Ущерб причиняется прежде всего самой водой, которая затопляет земли, хозяйственные сооружения, здания, дороги, посевы. Высокая скорость большой массы воды сносит мосты, разрушает береговые сооружения, а влекомые ею обломки представляют прямую угрозу жизни людей. Речные наносы (тонкий ил, песок и гравий), которые откладываются после отступления воды, также приносят большой ущерб, особенно сельскохозяйственным землям. В сельскохозяйственных районах наводнения сопровождаются эрозией земельных угодий, уничтожением посевов и насаждений, гибелью домашнего скота, разрушением ирригационных систем, дорог и построек. В городах вода наносит ущерб зданиям, улицам, транспорту, инженерным сооружениям и подземным коммуникациям.

Согласно статистическим данным, наибольшее число жертв от наводнений в мире с 1947 по 1967 г. (за исключением СССР) приходится на Азию - 154000 погибших, затем следует Европа - 10 500 погибших. В Южной Америке, Африке и Карибском регионе число жертв составило 2000-3000 человек, а в Северной Америке погибло 700 человек.

Лимноабразия

Наблюдается на берегах озер и водохранилищ. Она вызывается волновыми движениями, которые обрушиваются на берега и размывают их. На крупных озерах высота волн во время сильного ветра может достигать 5-метровой высоты. Особенно интенсивно размываются берега во время заполнения водохранилищ. В Цимлянском водохранилище на р. Дон берега были срезаны волнами за 5 лет в среднем на 50 м, а на отдельных участках - на 120 м.

Заболачивание

Процесс заболачивания развивается в условиях влажного климата, когда количество атмосферных осадков превышает их испарение, в местах, где существует равнинный рельеф и близко к поверхности расположены подземные воды. Заболоченные земли преобладают в тундре, в зоне лесов (на европейской части они составляют 40%, а в лесостепной зоне - 10%). Заболочены большие пространства Мещерской, Молого-Шекснинской, Полесской, Причерноморской, Прикаспийской и других низменностей. Аналогичная картина наблюдается в Сибири. Здесь заболочена огромная территория Западносибирской низменности. В Восточной Сибири заболочены поймы и приустьевые части в долинах крупных рек.

Процессы заболачивания существенно меняют природную обстановку, среду и условия жизнедеятельности человека. В процессе заболачивания происходит полная смена растительности. Избыточное увлажнение ухудшает воздухообмен почвы и отрицательно отражается на древесной, кустарниковой и травянистой растительности. Заболочивание наносит ущерб лесному хозяйству, ухудшает водный режим почв и препятствует получению высоких урожаев.

Материальный ущерб от заболачивания вызван необходимостью дополнительных расходов на проведение ирригационных работ и защиту построенных сооружений от агрессивного воздействия подземных вод.

Ледники

Движущиеся под влиянием силы тяжести ледники производят огромную геологическую работу. Экзарацию, или разрушительные действия, ледники оказывают на подледное ложе и боковые стенки ледниковой долины. Эти воздействия проявляются в областях современного оледенения, особенно в горных районах. Наряду с разрушительным действием ледники производят и созидательную работу. Вынося обломочный материал разного размера, ледники его постепенно откладывают, создавая донные, боковые и конечные морены.

Вытекая из зоны аккумуляции, ледники приобретают различные формы в зависимости от поверхности, по которой они текут: горные, альпийские или долинные ледники; сливающиеся ледники или ледники предгорий; покровные, или материковые ледники (они называются иногда ледниковыми щитами или покровами). Под действием ледников образуются карры, ледниковые цирки и ледниковые долины-троги. Карры представляют собой креслообразные углубления с крутыми, порой отвесными стенками и вогнутым дном. При разрастании карры преобразуются в ледниковые цирки - крупные впадины циркообразной формы, обрамленные с трех сторон высокими скалистыми хребтами. Четвертая сторона открыта вниз, по которой осуществляется сток льда. Троги имеют широкое полого-выгнутое дно и крутые склоны, вытачиваемые льдом. Профиль трогов изменчив. Наряду с пологими участками имеются крутые ступени - ригели.

Лавины

Лавины - массы снега, падающие или соскальзывающие с крутых склонов гор. Падение лавин сопровождается образованием воздушной предлавинной волны, которая производит большие разрушения. Скорость лавин достигает 100 км/ ч. Лавины перемещают большое количество снега. Самые крупные лавины сносят до 1 млн. м 3 снега.

Среди лавин выделяют: снежные оползни - осовы; лотковые лавины, движущиеся по эрозионным бороздам; прыгающие лавины, перемещающиеся скачками по уступам, или свободно падающие.

Сход лавин происходит в результате перегрузки склона снежной массой в результате обильных снегопадов или нарушения сцепления между снежными слоями. Такие лавины называются сухими. Мокрые лавины возникают в результате появления между подошвой снежного покрова и поверхностью склона водной смазки, образованной во время оттепелей или дождей. При формировании в нижней части снежной толщи горизонта разрыхлений, вызываемых возникновением кристаллов глубинной изморози, также возникают лавины. Кристаллы появляются в результате разности температур между нижними и верхними горизонтами снежного покрова на склонах. Возникающий при более высоких в нижних слоях снежного покрова водяной пар мигрирует в более высокие и холодные горизонты, что приводит к испарению снега в теплом слое и превращению его в горизонт скольжения.

Огромная разрушительная сила снежных лавин, нередко достигающая силы удара 100 т. на 1 м 2 , усиливается воздушной волной, перемещающейся впереди фронта движущейся лавины.

Возникновению лавиноопасных склонов способствуют вырубка лесов и выемка грунтов.

На территории России к числу лавиноопасных относятся горы Северного Кавказа, Кольского полуострова, Полярного, Приполярного и Северного Урала, Горного Алтая, Саян, Южной и Восточной Сибири, Камчатки.

Сход лавин, приводящий к гибели людей или к серьезным экологическим последствиям, происходит в мире в среднем не реже двух раз в год. Особенно опасно внезапное пробуждение лавинных участков, где следы действия лавин в прошлом исчезли. Неосмотрительно возведенные в зоне выброса лавин сооружения нередко оказываются под действием катастрофических сбросов снега. Опасны также те лавины, которые отклоняются от своих традиционных путей схода. Причиной подобных ситуаций являются экстремально длительные и обильные снегопады или разовое выпадение за сутки снежного покрова толщиной 50 см в холодных районах и 100 см - в теплых. В районах с морским климатом, в частности в Скандинавии, на Камчатке и Сахалине, лавинные бедствия связаны с приходом глубоких и продолжительных циклонов.

Наиболее крупные по объему лавины зарегистрированы в Гималаях и Андах, на Кавказе и в западной части Тянь-Шаня.

Сели

Сели - катастрофические временные бурные русловые грязекаменные потоки. Они характеризуются высоким содержанием твердого материала (не менее 100-150 кг на 1 м 3) и резким подъемом уровня воды, внезапным возникновением и быстрым перемещением. Сели обладают высокими эрозирующими свойствами и огромной ударно-разрушительной силой, связанной с большой насыщенностью твердой фазой, значительной крутизной русла и лавинным характером движения.

Образованию селей способствует наличие на склонах мощных не закрепленных растительностью осыпей. Во время сильных ливней или бурного таяния снега эти осыпи быстро насыщаются водой и начинают двигаться по эрозионным ложбинам, наполняя их грязево-жидкой массой. Сели в отличие от паводковых вод двигаются прерывисто, валами вследствие периодического образования каменных и грязекаменных заторов в местах сужения русла или на его поворотах. Накопившись перед одним затором, поток постепенно набирает силу и, прорвав его, устремляется к следующему со скоростью более 15 км/ч. Вынося огромные массы каменного материала, селевые потоки на своем пути разрушают здания и засыпают сельскохозяйственные угодья. В 1921 г. селевой поток частично разрушил г. Алма-Ату, а в 1946 г. - г. Ереван. Атакам селевых потоков периодически подвергаются города Душанбе, Бешкек, Тбилиси. В России сели развиты на Кольском полуострове, на Урале, на севере Сибири, в Саянах, Прибайкалье, на Камчатке, в предгорных и горных районах Средней Азии, и Закавказья.

Экологические последствия селевых потоков зависят от их мощности. Катастрофические последствия имеют сели объемом более 1 млн. м 3 . Они представляют значительную угрозу населению и часто приводят к человеческим жертвам. Одним из самых трагичных по своим последствиям был селевой поток, сошедший в июле 1938 г. в г. Кобе (Япония). Спустившись к подножию гор, где располагался город, сель вызвал гибель 460 человек и разрушил 100 000 домов. В 1970 г. в Перу под грязекаменной массой селя был погребен г. Юнгай с 20 000 жителей.

Хотя катастрофические сели происходят не часто, избежать огромного ущерба от их воздействия не удается. Сели представляют опасность для всех объектов гражданского и промышленного назначения, которые оказываются в зоне их прохождения. Огромный вред селевые потоки наносят транспортным магистралям. Селевой материал заваливает дорожное полотно, забивает туннели, сносит мосты, опоры и трубы. Сели заносят ирригационные сооружения, разрушают горные электростанции, линии связи, продуктопроводы и наносят большой ущерб сельскому хозяйству.

Сели являются быстродействующими катастрофическими природными стихийными явлениями. Продолжительность схода селя различна: от нескольких десятков минут до нескольких часов. Обычно сели проходят в течение 1-3 ч волнами по 10-30 мин.

Экологические последствия антропогенного воздействия на гидросферу суши

Антропогенное воздействие на гидросферу суши, в том числе на подземные воды, возникает в результате использования питьевой и технической воды. В России основными потребителями поверхностных вод являются промышленность, которая использует около 35% всей потребляемой воды из природных поверхностных источников, сельское хозяйство - 26% и теплоэнергетика - 24%. На коммунальное хозяйство расходуется около 4% воды, а на рыбное - всего 1%. В то же время на долю подземных вод приходится около 10% общего водопотребления.

Развитие промышленности и необходимость орошения земель, растущие потребности в чистой питьевой воде привели к экологическим проблемам. Среди них главными являются: истощение запасов и понижение уровня воды в поверхностных водоемах; изменение качества вод, вызванное загрязнением промышленными и сельскохозяйственными стоками, нефтепродуктами, тяжелыми металлами и радиоактивными соединениями; термическое загрязнение и радионуклидное заражение водоемов; изменение режима рек и масштабов эрозионно-аккумулятивной деятельности; сейсмическая активность искусственных водоемов; истощение биологической продуктивности водоемов; изменение уровня подземных вод, истощение их запасов и ухудшение качества.

Если отвечать на вопрос, что такое гидросфера достаточно поверхностно, то можно сказать – это водная оболочка нашей планеты. Она имеет свою сложную структуру, состав, отличается многими особенностями и характеристиками.

Также нельзя отрицать ее критически важное значение для всего живого, начиная от микроорганизмов и заканчивая человеком. Ведь недаром считается, что сама жизнь возможна только там, где есть вода.

В широком смысле под гидросферой Земли понимается весь запас воды на планете в любой ее форме и агрегатном состоянии, как находящейся на поверхности, так и под грунтом. Сюда входит пресная, соленая вода и даже та жидкость, которая содержится в живых организмах.

Так как около 70% поверхности планеты, то есть ее большую часть, занимает именно гидросфера, то неудивительно, что для простоты ее изучения она поделена на многие группы и подгруппы. К примеру, существует такие группы, как Мировой океан, континентальные воды, подземные воды, которые делятся на более мелкие составляющие.

Границы всех этих зон достаточно условны, но необходимы для большей простоты и систематизации изучения этой важнейшей компоненты природы.

Что такое гидросфера

Как уже упоминалось выше, под понятием гидросферы подразумевается вся совокупность жидкости на Земле во всех ее агрегатных состояниях, на поверхности и под землей, а также внутри всех живых организмов.

Сюда включается также и атмосферная влага, которая формирует облака, участвует в массе важнейших процессов. Поэтому нельзя путать это обширное понятие с просто водой, находящейся в Мировом океане или континентальных реках и озерах.

Такое название этой части геосферы ей дали еще в старые времена – с греческого «гидро» значит вода. Каждый грамотный человек должен знать основные ее части, понимать важность этого образования не только для живой, но и для неживой природы.

Особенности состава гидросферы изучаются еще в школе, но многие к началу взрослой жизни успевают все это успешно забыть, поэтому будет полезно обновить знания по данному вопросу в своей голове.

Если говорить в цифрах, то масса всей жидкости на планете во всех ее формах равняется 1,46*10 21 килограммам. При этом объем составляет 1,4 миллиардов кубических сантиметров. Наибольший процент от всего объема гидросферы приходится на океаны – около 95%.

Состав гидросферы

Он включает в себя следующее:

1. Мировой океан, на который приходится примерно 95% всего объема.
2. Находящиеся под поверхностью земли подземные воды, на которые выпадает 4,5% общего объема.
3. Следующие по размеру – ледники, которые в последние годы тают все с большей скоростью. Их вклад в общий запас жидкости на планете — 1,65%.
4. Остальные части состава это почвы, реки, а также атмосферный пар, который сосредоточен в нижних ее слоях.

Указанные группы делятся на более мелкие подгруппы, но они составляют интерес для исследователей и ученых, а не простых любознательных граждан.

Происхождение гидросферы

Происхождение Мирового океана, как и других частей гидросферы, до сих пор является загадкой, над которой бьются специалисты и исследователи.

На данный момент существует две таких основных гипотезы ее возникновения:

1. Гипотеза «холодного» начала, которая говорит о том, что в начале времен существовало некоторое первичное холодное пылевое облако, которое постоянно нагревалось и меняло свое агрегатное состояние. В итоге превратилось в известную сегодня всем жидкость.
2. Гипотеза «горячего» начала выдвигает другую теорию. Эта схема говорит, что изначально Земля представляла собой нагретую до огромных температур смесь химических элементов. Постепенно охлаждаясь, она разделилась на газ, жидкость, которые в итоге и стали прообразами атмосферы и гидросферы.

Сказать однозначно, какая теория верна, сложно. Ученые прилагают усилия для того, чтобы дать окончательный ответ, но пока что истина все также далека.

Стоит отметить: последние геохимические исследования указывают на то, что образование воды и гидросферы является результатом процесса так называемой дегазации оболочки планеты.

Значение гидросферы для человека и ее роль в жизни Земли

Строение и изучение водной оболочки достаточно многогранное, не лишенное проблемы и противоречий, но, невзирая на это, нельзя не признать важности гидросферы для всего живого на Земле.

Без жидкости невозможно представить себе существование не только человека или животных, а вообще любых форм жизни, включая даже самые мелкие бактерии и микроорганизмы.

Именно поэтому поиск жизни на других планетах сейчас сводится к поиску там воды в какой-либо форме. Это событие – первая предпосылка к тому, чтобы продолжать поиски.

Наша жизнь состоит из многих нюансов, но вода играет в ней ключевое значение. Биологи заявляют, что примерно на 70% тело человека состоит из воды и различных растворов на ее основе.

Именно такая форма существования позволяет реализовывать необходимые функции обмена веществ, проводить требуемые живому организму процессы.

Вода выполняет транспортную функцию и доставляет всем органам нашего тела кислород, питательные микроэлементы, поэтому ее роль в жизнедеятельности всего живого нельзя преувеличить.

Что касается всей Земли в общем, то и здесь вода выступает важнейшим фактором для всего живого. Именно она составляет большую часть атмосферы, участвует в формировании климата, дает осадки, влияет на урожайность и многие другие вопросы.

Достаточно хоть в каком-то одном конце света нарушиться водному балансу, как это чувствуют все: люди, звери, животные, почва, грунтовые воды и т. д.

Гидросфера полна удивительных фактов, перечислить все из них просто невозможно. Это касается и информации об океанах, морях и реках, и об озерах, действующих в океане течениях, имеющихся ледниках и многом другом. Еще школьная география начинает знакомить нас с такими данными, но они оказываются очень неполными.

Озеро Байкал

Обратим внимание на такие интересные факты:

1. Самая большая и полноводная река на планете – Амазонка , которая находится в Южной Америке. На нее приходится около 15% всей речной воды на Земле.
2. Наибольшее количество озер имеется на территории Швеции.
3. Если вода будет слишком соленой, то жизнь в ней не сможет существовать. Яркий пример – Мертвое море в Израиле.
4. 20% запасов всей пресной воды на планете хранит в себе глубочайшее озеро Байкал в России.
5. Экологические памятники из области гидросферы дополняет озеро Синевир, в котором даже на глубине 20 и больше метров видно дно и маленькие камушки на нем.

Опасные явления в гидросфере

Хоть гидросфера и составляет основную часть всего живого на планете, но люди еще не способны выработать к воде бережное отношение. Многие факторы приводят к тому, что структура постепенно меняется, становится менее приемлемой для нормальной жизнедеятельности.

Вот основные проблемы, которые сегодня наблюдаются:

1. Водные ресурсы постоянно загрязняются. Этому способствует химическая промышленность, накопление мусора и отходов, радиоактивное, тепловое и органическое загрязнение.
2. Всего 2% от мирового запаса – питьевая вода. Уже сейчас в Израиле и других странах люди столкнулись с ее дефицитом и необходимостью экономии. Если же использовать очищенную воду или переработанную, то есть риск серьезных инфекций, заболеваний и даже смерти.
3. В океане наблюдаются многокилометровые полосы из дрейфующего мусора. Его там так много, что с 2018 года правительства многих стран все-таки решили взяться за вылов и переработку отходов. Объекты для переработки мусора еще не слишком распространены, поэтому с данным вопросом есть трудности.

Свойства воды в разных ее состояниях до сих пор не изучены полностью. Это уникальное вещество, которое служит основной жизни и дает нам возможность существовать. Необходимо относиться к гидросфере очень внимательно и аккуратно, делать все возможное, чтобы вода вокруг нас сохранялась чистой.

Цель приведенной ниже статьи - рассказать, что такое гидросфера, показать насколько богата наша планета водными ресурсами, и как важно не нарушать баланс в природе. Планета Земля покрыта тремя оболочками. Это атмосфера, литосфера и гидросфера. Благодаря их взаимодействию зародилась жизнь. Они аккумулируют солнечную энергию и распределяют ее между всеми организмами.

Рассмотрим, что такое гидросфера.

Определение

Если говорить просто, то это Это всевозможные источники драгоценной жидкости. Сюда входят моря, океаны, реки, ледники, подземные реки и многое другое. Частью гидросферы является вода в атмосфере и во всех живых организмах. Но самую большую долю составляет соленая вода Мирового океана.

Если рассмотреть с научной точки зрения, что такое гидросфера, то это комплекс наук, включающий в себя целое подразделение исследовательских дисциплин. Рассмотрим, какие науки занимаются изучением составляющих гидросферы.

• Гидрология. Сфера исследования - поверхностные водоемы суши: реки, озера, болота, каналы, пруды, водохранилища.
• Океанология - изучает Мировой океан.
• Гляциология - наземные льды.
• Метеорология - жидкость в атмосфере и ее влияние на погоду и климат.
• Гидрохимия - химический состав воды.
• Гидрогеология - занимается подземными водами.
• Геокриология - вода в твердом состоянии: ледники и вечные снега.
• Гидрогеохимия - молодая наука, изучающая химический состав всей гидросферы.
• Гидрогеофизика - также новое направление, основа которой - физические свойства водной оболочки Земли.

Состав гидросферы

Из чего же она состоит? Гидросфера включается в себя все виды влаги на планете. Ее объем трудно представить. Ученые подсчитали, что он составляет 1370,3 млн км 3 . За всю историю существования планеты, масса воды никогда не изменялась.

Интересный факт: каждый пятый человек мечтает вдоволь напиться воды. Но сколько бы он не выпивал, ему не удается это сделать.

Рассмотрим состав гидросферы:

• Мировой океан. Занимает большую часть, а вернее, практически весь объем водной оболочки. Он включает в себя четыре океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый.
• Вода суши. Сюда относятся все источники драгоценной жидкости, которые можно встретить на континентах: реки, озера, болота.
• Подземные воды - это огромный запас влаги, находящийся в литосфере.
• Ледники и постоянные снега, на долю которых приходится значительная часть запасов воды.
• Вода в атмосфере и в живых организмах.

Процентное соотношение источников гидросферы Земли представлено на рисунке ниже.

Вода - это уникальное вещество. Ее молекулы имеют настолько прочную связь, что их очень сложно разъединить. Но еще большая уникальность ее в том, что в отличие от других важных элементов, она может существовать в природных условиях сразу в трех состояниях: жидком, твердом, газообразном.

Круговорот воды в природе играет важную функцию распределения влаги на планете. Основной источник пресной жидкости в атмосфере - Мировой океан. Из него вода, под воздействием солнца, испаряется, превращается в облака и перемещается в атмосфере, а соль остается. Так появляется пресная жидкость.

Выделяют два круговорота: большой и малый.

Большой круговорот воды касается возобновления вод Мирового океана. И поскольку большая часть влаги переходит в газообразное состояние именно с его поверхности, она возвращается туда вместе со стоками, куда попадает в виде осадков.

Если большой круговорот охватывает обновление воды на планете в целом, то малый касается только суши. Там наблюдается тот же процесс: испарения, конденсация, выпадения в виде осадков и сток в Мировой океан.

В океане воды испаряется больше, чем в реках и озерах. Осадков, наоборот, на континентах выпадает много, а над открытыми водными просторами - мало.

Скорость круговорота

Составляющие гидросферы Земли обновляются с разной скоростью. Быстрее всего обновляется запас воды в организме человека, поскольку он на 80 % из нее состоит. В течение нескольких часов при обильном употреблении напитков, можно полностью восстановить баланс.

А вот ледники и мировой океан обновляются очень медленно. Для того чтобы появились совершенно новые айсберги в полярных широтах необходимо почти 10 тыс. лет. Можно представить, сколько уже существует лед в Арктике и Антарктиде.

Вода в Мировом океане очищается немного быстрее - за 2,7 тыс. лет.

Питательная сила живых организмов

Вода - это уникальное химическое соединение водорода и кислорода. Она не имеет запаха, вкуса, цвета, но легко впитывает их из окружающей среды. Ее молекулы тяжело разъединить, но в тоже время они содержат ионы хлора, серы, углерода, натрия.

В воде зародилась жизнь, и она содержится во всех организмах, совершающих обмен веществ. Есть животные, тела которых почти жидкие. Медуза на 99 % состоит из воды, рыба всего на 75 %. В растениях сока ее еще больше: в огурце - 95 %, моркови - 90 %, яблоке - 85 %, картофеле - 80 %.

Функции водной оболочки

Гидросфера Земли выполняется несколько жизненно важных для планеты функций:

1. Аккумулирующая. Вся энергия Солнца в первую очередь попадает в океан. Там она сохраняется и распределяется по планете. Такой процесс обеспечивает сохранение средней положительной температуры.
2. Производство кислорода. Больше всего этого вещества вырабатывается фитопланктоном, находящимся в Мировом океане.
3. Распределение пресной воды за счет круговоротов.
4. Обеспечивает ресурсами. Мировой океан содержит значительные запасы продовольствия, а также других полезных добываемых ресурсов.
5. Рекреационный потенциал для человека, который использует океан в своих целях: для энергии, очистки, охлаждения, развлечения.

Гидросфера и человек

В зависимости от того, как используется вода, можно выделить две отдельные категории:

1. Водопотребители. Сюда относятся те отрасли человеческой деятельности, которые пользуются прозрачной жидкостью для достижения своих целей, но не возвращают ее. Видов такой деятельности очень много: цветная и черная металлургия, сельское хозяйство, химическая, легкая промышленность и другие.
2. Водопользователи. Это отрасли, которые в своей деятельности используют воду, но при этом всегда ее возвращают. Сюда относится морской и речной транспорт, рыбное хозяйство, службы по доставке воды населению, водоканалы.

Интересный факт: для города с населением в 1 млн человек необходимо 300 тысяч м 3 чистой питьевой воды в сутки. При этом возвращается жидкость в океан загрязненная, непригодная для живых организмов, и океану приходится самостоятельно ее очищать.

Классификация по характеру использования

Для человека вода имеет разное значение. Мы употребляем в пищу, в ней стираем и убираем. Поэтому, ученые предложили такую градацию:

• Питьевая вода - чистая вода без токсических и химических веществ, пригодная к употреблению в сыром виде.
• Минеральная вода - обогащенная минеральными компонентами вода, которая добывается из земных недр. Используется в лечебных целях.
• Промышленная вода - используется в производстве, проходит один или два этапа очистки.
• Теплоэнергетическая вода - забор берется из термальных источников.

Техническая вода

Вода для технических нужд может быть абсолютно разная. В сельском хозяйстве ее используют для полива, причем очищать ее не требуется. В энергетических целях для отопления помещений воду переводят в газообразное состояние. В больницы, бани, прачечные поступает хозяйственно-бытовая жидкость с меньшой очисткой.

Вода, используемая в промышленности часто загрязненная. Но больше половины потребляемого объема используют для охлаждения агрегатов. В этом случае она не загрязняется и может быть использована повторно.

Проблемы гидросферы

Мировой океан - это среда, которая способна самоочищаться. Но людей на Земле 7 миллиардов, и скорость загрязнения намного больше, чем скорость возобновления. Это может привести к непоправимым последствиям. Рассмотрим, основные источники загрязнения гидросферы:

1. Промышленные, сельскохозяйственные, бытовые стоки.
2. Бытовые отходы прибрежных зон.
3. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами.
4. Попадание в мировой океан тяжелых металлов.
5. Кислотные дожди, результатом которых является уничтожение ареола живых существ.
6. Транспорт.

Загрязнение морей и океанов

Человек и гидросфера должны существовать в мире. Ведь от того, как мы будет относиться к источнику нашей жизни, так нам и отплатит природа. Уже сейчас поверхность океанов и морей очень сильно загрязняется нефтепродуктами и отходами. Более 20 % поверхности воды покрыто непроницаемой пленкой нефти, через которую не может осуществляется обмен кислородом и паром. Это привод к гибели экосистем.

Из-за значительных загрязнений происходит истощение природными ресурсами. Наглядный пример - Аральское море. С 1984 года здесь больше не водится рыба.

С 1943-го проводилось загрязнение гидросферы опасными радиоактивными веществами. Их зарывали на морском дне. С 1993 года это делать запрещено. Но за 50 лет пагубного воздействия человек мог нанести океану непоправимый вред.

Опасность со стороны рек и озер

Загрязнение суши еще более опасно для человека. Ведь именно оттуда ведется забор пресной воды для хозяйственных нужд и для употребления в пищу. На сегодняшний день в России большинство рек относится к категории сильнозагрязненных. Вот рейтинг самых опасных водоемов в России:

• Волга;
• Енисей;
• Иртыш;
• Кама;
• Исеть;
• Лена;
• Печора;
• Томь.

Решение экологических проблем

Человечество должно понять, что чем больше внимания мы будем уделять сохранению чистоты в природе, тем больший шанс у наших потомков жить в благоприятной среде. В погоне за деньгами и прибылью, множество предприятий пренебрегают основными правилами очистки. Основная задача - это сооружение очистительных фильтров в прибрежных районах, в местах наибольшего скопления отходов и обеспечение предприятий современными технологиями, направленными на экологическую безопасность.

Послесловие

Из этой статьи мы узнали, что такое гидросфера, какие ее основные составляющие, и с какими проблемами сталкивается Мировой океан. Задача каждого из нас - понимать, что мир создан не человеком, а природой, а мы, нещадно эксплуатируем ее, не осознавая последствий.

ГИДРОСФЕРА - прерывистая водная оболочка Земли, одна из геосфер, располагающаяся между атмосферой и литосферой; совокупность океанов, морей, континентальных водоемов и ледяных покровов. Г. покрывает около 70,8% земной поверхности. Объем Г. - 1370,3 млн. км 3 , что составляет примерно 1/800 объема планеты. 98,3% массы Г. сосредоточено в Мировом океане, 1,6% - в материковых льдах. Г. сложно взаимодействует с атмосферой и литосферой. На границе Г. и литосферы образуется большинство осад. г. п. (см. Осадкообразование современное ). Г. является частью биосферы и целиком населена живыми организмами, которые оказывают воздействие на ее состав. Происхождение Г. связывают с длительной эволюцией планеты и дифференциацией ее вещества.

Геологический словарь: в 2-х томах. - М.: Недра . Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. . 1978 .

Гидросфера

(от греч. hydor - и sphaira - шар * a. hydrosphere; н. Hydrosphare, Wasserhulle; ф. hydrosphere; и. hidrosfera ) - прерывистая водная оболочка Земли, представляющая собой совокупность всех видов природных вод (океанов, морей, поверхностных вод суши, подземных вод и ледяных покровов). В более широком смысле в состав Г. включают также атм. воду и воду живых организмов. Каждая из групп вод делится на подгруппы более низких рангов. Напр., в атмосфере можно выделить воды в тропосфере и стратосфере, на поверхности Земли - воды океанов и морей, а также рек, озёр и ледников; в литосфере - воды фундамента и осадочного чехла (в т.ч. воды артезианских бассейнов и гидрогеол. массивов). Осн. масса воды Г. сосредоточена в Мировом океане, 2-е место по объёму водных масс занимают (воды литосферы), 3-е - и снег арктич. и антарктич. областей (поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объёма воды Г.; см. табл.).

Поверхностные воды суши, занимая сравнительно малую долю в общей массе Г., играют важнейшую роль, как осн. водоснабжения, орошения и обводнения. Кол-во пресных вод в Г., доступных для использования, ок. 0,3% (см. Водные ресурсы), однако речные и пресные подземные воды зоны водообмена интенсивно возобновляются в процессе общего круговорота воды, что позволяет при рациональной эксплуатации использовать их неограниченно долгое . Совр. Г. - результат длит. эволюции Земли и дифференциации её вещества. Г. - незамкнутая , между водами к-рой существует тесная взаимосвязь, обусловливающая единство Г. как природной системы и взаимодействие Г. с др. геосферами. Поступление воды в Г. при вулканизме, из атмосферы, литосферы (отжатие вод при литификации илов и др.) происходит непрерывно, также как и удаление воды из Г. Захоронение вод в литосфере распространяется на целые геол. периоды (десятки млн. лет). В Г. происходят также разложение и синтез воды. Отд. звенья Г. отличаются как по свойствам среды, содержащей воду, так и по свойствам и составу самой воды. Однако благодаря круговороту воды разл. масштабов и продолжительности ( -: , внутриматериковый круговорот, круговороты в пределах отд. бассейнов рек, озёр, ландшафтов и т.д.) она представляет собой единое целое. Все формы круговорота воды составляют единый гидрологич. цикл, в процессе к-рого происходит возобновление всех видов вод. Наиболее быстро обновляются биол. воды, входящие в состав растений и живых организмов и атм. воды. Наиболее продолжит. период (тысячи, десятки и сотни тысяч лет) приходится на возобновление ледников, глубоко залегающих подземных вод, вод Мирового ок. Управление круговоротом воды, его использование для нужд нар. х-ва - важная науч. проблема, имеющая большое экономич. значение. Литература : Гавриленко Е. С., Дерпгольц В. Ф., Глубинная гидросфера Земли, К., 1971; Мировой и водные ресурсы Земли, Л., 1974; Павлов А. Н., Геологический круговорот воды на Земле, Л., 1977; Основы гидрогеологии. Общая , Новосиб., 1980; Атлас океанов. Термины. Понятия. Справочные таблицы, М., 1980; Основы гидрогеологии. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах, Новосиб., 1982.

Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984-1991 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Гидросфера" в других словарях:

Гидросфера … Орфографический словарь-справочник

ГИДРОСФЕРА - (от гидро... и греч. sphaira шар), прерывистая водная оболочка Земли. Тесно взаимодействует с живой оболочкой Земли. Гидросфера является средой обитания гидробионтов, встречающихся во всей толще воды от пленки поверхностного натяжения воды… … Экологический словарь

Водная оболочка Земли, включающая все воды, находящиеся в жидком, твердом и газообразном состояниях. Гидросфера включает воды океанов, морей, подземные воды и поверхностные воды суши. Некоторое количество воды содержится в атмосфере и в живых… … Финансовый словарь

Водная оболочка земного шара. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. гидросфера (см. гидро... + сфера) прерывистая водная оболочка земли, расположенная между атмосферой и земной корой (литосферой),… … Словарь иностранных слов русского языка

Водная оболочка земного шара. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 Гидросфера совокупность океанов, морей и вод суши, а также подземных вод, ледников и снежного покрова. Часто п … Морской словарь

- (от гидро... и сфера), совокупность всех водных объектов земного шара (океаны, моря, реки, озера, болота, подземные воды, ледники и т.п.). Часто под гидросферой подразумевают только океаны и моря … Современная энциклопедия

- (от гидро... и сфера) совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников и снежного покрова. Часто под гидросферой подразумевают только океаны и моря … Большой Энциклопедический словарь

Прерывистая водная оболочка земного шара, расположенная на поверхности и в толще земной коры и представляющая совокупность океанов, морей и водных объектов суши … Геологические термины

ГИДРОСФЕРА, водная оболочка Земли, включающая океаны, озера, реки и подземные воды … Научно-технический энциклопедический словарь

ГИДРОСФЕРА, ы, жен. (спец.). Совокупность всех вод земного шара: океанов, морей, рек, озёр, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников и снежного покрова. | прил. гидросферный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949… … Толковый словарь Ожегова

Книги

• Технологические процессы экологической безопасности. Гидросфера. Учебник для академического бакалавриата , Родионов А.И.. В настоящем учебнике изучаются вопросы экологической безопасности гидросферы. Изложены основы использования воды в оборотных и замкнутых системах водоснабженияпредприятий, а также…