§ 8. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГИДРОСФЕРЫ

Основные геоэкологические функции гидросферы. Гидросфера — водная оболочка Земли. Она включает все океаны, моря, реки, озёра, болота, ледники, подземные воды. В состав гидросферы входит вода в атмосфере, почвенная влага и вода живых организмов. Вода в гидросфере находится в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.

Гидросфера проникает во все другие геосферы. Она играет важную роль в глобальных процессах обмена веществом и энергией. В природе вода находится в центре большинства взаимосвязей. Водяной пар в атмосфере необходим для создания первичной биологической продукции. Почвенная влага обеспечивает процесс создания биомассы Земли. Вода — это индикатор состояния окружающей среды и важнейший природный ресурс. Глобальный круговорот воды является одним из главных процессов в природе (рис. 39). Он служит основой единства географической оболочки и обеспечивает всемирный обмен веществом и энергией.

В мире всё взаимосвязано. Как атмосферные осадки влияют на природную зональность суши?

Круговорот воды на Земле — это непрерывный замкнутый процесс перемещения воды, включающий её испарение с поверхности океана и суши, перенос водяного пара в атмосфере, его конденсацию, выпадение осадков и сток воды.

Клуб знатоков-географов. Вода — среда обитания для многих растений и животных. Растения до 90 %, а животные до 75 % состоят из воды. Вода составляет около 70 % человеческого тела. Потеря 10–20 % воды живыми организмами приводит к их гибели. Если человек в течение 5 суток не употребляет воду, он погибает.

Круговорот воды способствует очищению атмосферы и поверхности Земли от природных и антропогенных загрязнений. Дождевая вода и снег очищают воздух. Поверхностные воды смывают загрязняющие вещества в растворённом или твёрдом состоянии в моря и океаны. Значительная часть этих веществ оседает на дно или перерабатывается в результате природных биохимических процессов.

Вода гидросферы осуществляет эрозию и денудацию горных пород, перенос и отложение продуктов их разрушения. Она обладает высокой растворяющей способностью. Природные растворы встречаются во всех геосферах, участвуют в глобальном геологическом круговороте веществ.

Состояние гидросферы Земли характеризуется её водным балансом.

Водный баланс — соотношение за определённый промежуток времени прихода, расхода и аккумуляции воды для какого-либо водного объекта.

Водный баланс Земли — это соотношение количества воды, поступающей на поверхность земного шара в виде осадков, и количества воды, испаряющейся с поверхности суши и Мирового океана, за определённый период времени. В среднем для Земли количество осадков равно 1020 мм в год, испарение с поверхности океана 880 мм и суши 140 мм.

Океаны и моря вместе с водными объектами суши (ледники, реки, озёра, водохранилища, болота) покрывают ¾ поверхности Земли. Большая площадь, высокая теплоёмкость и другие физические свойства воды имеют огромное значение для теплового и водного режима нашей планеты. Они являются важнейшим фактором формирования климата, почв, растительности и всей природы Земли.

Клуб знатоков-географов. В Мировом океане содержится 96,4 % общего объёма гидросферы. На суше основную массу воды содержат ледники (1,86 % от общих запасов и 70,3 % от запасов пресных вод). Общий объём подземных вод составляет 1,68 % гидросферы. Из них примерно половина — пресные воды. Из всего объёма вод гидросферы (1338 млн км³) пресных вод всего 2,64 %, что может составить слой воды на поверхности суши, равный приблизительно 240 м.

Вода — основной терморегулятор климата. Её медленное нагревание и охлаждение регулирует колебания температуры озёр, морей и океанов. Большое влияние на климат оказываются морские течения, которые перемещают нагретые массы воды из тропиков к полюсам, а охлаждённые арктические воды — к экватору. Поглощая тепло при испарении с поверхности Земли и транспирации, вода смягчает климат и увлажняет воздух. На испарение годового количества выпадающих из атмосферы осадков затрачивается 20 % поступающей на Землю солнечной энергии, но столько же энергии выделяется при конденсации соответствующего количества водяного пара. Таким образом, круговорот влаги сопровождается круговоротом тепловой энергии.

Скорость влагооборота в разных частях гидросферы различна. В атмосфере водяной пар заменяется 40 раз в год, или каждые 9 суток. Общее количество воды в реках меняется каждые 16 дней, в болотах — 5 лет, в озёрах — 17 лет, в подземных водах — 1400 лет, в океанах и морях — каждые 2600–3000 лет. Очень медленно протекает обмен воды в ледниках: в горных районах — каждые 1600 лет, а в ледниковых щитах — каждые 15 000.

Подземные воды, особенно первых от поверхности водоносных горизонтов (верховодка, грунтовые воды), во многом определяют геоэкологическое состояние ландшафтов (рис. 40). С ними связаны увлажнение, переувлажнение и заболачивание почвы, формирование болот, питание рек и озёр и другие географические процессы. Подземные воды отличаются высокой естественной защищённостью от загрязнения. Во многих странах они широко используются для удовлетворения питьевых нужд. Есть страны, где потребность в воде полностью (Саудовская Аравия) или в большом объёме (Бельгия, Дания, Тунис) обеспечивается за счёт подземных вод. Большую роль подземные воды играют в обеспечении водой жителей пустынь и районов многолетней мерзлоты.

Клуб знатоков-географов. Эксперты ООН подсчитали, что из-за отсутствия чистой питьевой воды и условий для элементарной гигиены в странах Азии, Африки и Латинской Америки от желудочных заболеваний страдает 1 млрд человек и каждый год умирает 25 млн человек.

Значение гидросферы для жизни людей. В жизни общества вода — критический фактор многих экономических, общественных и политических проблем. Для обеспечения водой мест, где её не хватает, осуществляется целый комплекс мероприятий. Например, проводятся каналы, бурятся артезианские скважины, сооружаются плотины с целью накопления дождевых и талых вод, создаются пруды и водохранилища, устраивается искусственный полив при помощи различных дождевальных установок и т. д. В мировом хозяйстве вода используется в энергетике, сельском хозяйстве, для промышленного и коммунально-бытового водоснабжения и других целей. Водные объекты задействованы в качестве транспортных магистралей, рекреационных зон, в рыбном хозяйстве.

П1

Минеральные лечебные и столовые воды применяются для бальнеологических целей. Высокотемпературные (геотермальные) воды используются для теплоэнергетических нужд. Из высокоминерализованных природных рассолов извлекают ценные полезные ископаемые: йод, бром, литий, пищевую соль и др.

Мир и Беларусь. Приведите примеры названий минеральных вод, которые добываются в Республике Беларусь.

Важной составляющей гидросферы является Мировой океан. Это источник полезных ископаемых, биологических ресурсов, средство для межконтинентальных связей, генератор и регулятор климата нашей планеты. Но, осознавая его огромное значение, человечество истощает природные ресурсы океана и загрязняет его акваторию.

П2

Основные геоэкологические функции гидросферы и её значение для жизни людей. Вода 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.

Клуб знатоков-географов. Без воды человек, животные, растения не могут существовать на Земле. Ещё в VI в. до н. э. древнегреческий математик и философ Фалес Милетский предполагал, что вода является первичной основой жизни на Земле (рис. 40-1).

Океан имеет важное транспортное значение. На морской транспорт приходится около 80 % всего мирового грузооборота и свыше 95 % перевозок, связанных с мировой торговлей. В Мировом океане всё большее развитие получают трубопроводный транспорт, линии электропередачи. Они приобретают специфичные черты, определяемые природными условиями океана и достижениями научно-технического прогресса. В результате строительства тоннелей и мостов в океан внедряются такие исключительно сухопутные виды транспорта, как автомобильный и железнодорожный.

Водные ресурсы и водообеспеченность. Пригодные для употребления пресные воды, заключённые в реках, озёрах, ледниках, подземных горизонтах, называются водными ресурсами. Основные запасы пресных вод (около 2/3) находятся в твёрдом состоянии в виде ледников (табл. 1). Объём ежегодно возобновляемых пресных вод приблизительно равен суммарному годовому стоку рек в океан — 45 тыс. км³/год.

Таблица 1. Запасы пресных вод на Земле

Пары атмосферы, океанические и морские солёные воды в хозяйстве пока используются незначительно. Они являются потенциальными водными ресурсами.

Одним из показателей состояния водных ресурсов и связанных с ними геоэкологических проблем является водообеспеченность.

Водообеспеченность — количество водных ресурсов в расчёте на квадратный километр территории или душу населения (либо тысячу, миллион жителей) страны или региона.

Водообеспеченность стран мира значительно различается. Уровень менее 500 м³ на человека в год является чрезвычайно низким для устойчивого развития государства. Уровень 1000 м³ на человека обычно принимается в качестве критического. Он указывает на то, что страна находится в состоянии острого дефицита водных ресурсов. Многие страны с ресурсами, превышающими 5000 м³/чел., выглядят благополучными. Но на самом деле средняя цифра часто скрывает серьёзные региональные различия внутри стран. Численность населения мира постоянно увеличивается, а объём имеющихся водных ресурсов остаётся постоянным, поэтому дефицит водных ресурсов будет возрастать. В дальнейшем это углубит противоречия, связанные с использованием водных ресурсов на международном и национальном уровнях.

Поразмышляем. Как различается хозяйственная деятельность в странах с разным уровнем водообеспеченности? Как климатические условия влияют на водообеспеченность стран мира?

Клуб знатоков-географов. К 2025 г. 1,4 млрд чел. в 45 странах мира будут располагать менее чем 1000 м³ на чел. в год. Около 75 % населения мира приблизительно в 100 странах будет жить в условиях дефицита воды, под угрозой экологической, экономической и политической неустойчивости.

Региональные особенности водообеспеченности стран мира. Размещение запасов пресных вод на Земле неравномерно (табл. 2).

Таблица 2. Обеспеченность частей света ресурсами речного стока

Мир и Беларусь. Как называют Республику Беларусь исходя из количества водных объектов?

П3

В Европе во многих странах избыточное количество местных водных ресурсов. Например, на душу населения в Исландии приходится более 300 тыс. м³/год полного речного стока и почти 100 тыс. м³/год подземного стока в реки. В Норвегии — более 90 тыс. м³/год полного речного стока и почти 30 тыс. м³/год подземного стока.

В Азии из стран, богатых водными ресурсами, можно отметить Лаос. Здесь на душу населения приходится 63 тыс. м³/год полного речного стока и почти 14 тыс. м³/год — подземного. Наименее обеспечены водными ресурсами страны Центральной и Юго-Западной Азии. В этих странах проживает более 2,5 млрд чел., а реки отличаются маловодностью.

В Африке высокий уровень водообеспеченности населения в ДР Конго — 120 тыс. м³/год полного речного стока и 45 тыс. м³/год — подземного стока. В Северной Америке большие водные ресурсы в Канаде (соответственно 115 тыс. м³/год и 30 тыс. м³/год), в Центральной Америке — Никарагуа (54 тыс. м³/год и 22 тыс. м³/год). В Южной Америке избыточная водообеспеченность в Бразилии (48 тыс. м³/год и 16 тыс. м³/год) и Венесуэле (56 тыс. м³/год и 17 тыс. м³/год). В Океании значительными водными ресурсами обладает Новая Зеландия (128 тыс. м³/год и 64 тыс. м³/год).

Поработаем с атласом. Используя материал учебного пособия, найдите на карте страны, имеющие высокий уровень водообеспеченности.

Забор воды из всех источников мира составляет около 4000 км³ в год. Объём других широко используемых природных ресурсов, таких как уголь или нефть, примерно в 3 раза меньше. За последние 80 лет сельскохозяйственное использование воды увеличилось в 6 раз, коммунальное — в 7 раз, промышленное — в 20 раз, а общее — в 10 раз. Передача воды на значительные расстояния стоит дорого и часто связана с большими трудностями. Поэтому лучше использовать водные ресурсы, которые находятся недалеко от потребителя.

Зональные и региональные особенности водообеспеченности стран мира. Зональные природные процессы хорошо отражены в основных показателях гидрологического режима. Например, реки в зоне влажных тропических лесов многоводны, со слоем стока порядка 1200 мм, с высокой долей подземного стока (около 50 %). Природные воды этой зоны ультрапресные (менее 100 мг/л растворённых веществ), с малой концентрацией наносов (менее 50 г/л). В зоне степей слой стока порядка 50 мм в год. Водность рек резко изменяется по сезонам года. Сток преимущественно (на 80 %) формируется водами, стекающими по поверхности водосбора. Воды пресные, но со значительным содержанием солей (до 1000 мг/л), мутность воды значительная (до 500 мг/л).

В мире всё взаимосвязано. Какие климатические факторы оказывают наибольшее влияние на зональные особенности гидрологического режима рек и озёр?

Подведём итоги. В состав гидросферы входит вода в …, почвенная … и вода … организмов. Благодаря круговороту воды атмосфера очищается от природных и антропогенных … . Вода — основной … климата. В мировом хозяйстве вода используется в …, …, … . Пригодные для употребления … воды, заключённые в …, …, ледниках, подземных …, называются … ресурсами. Водообеспеченность стран мира значительно … .

Проверим свои знания. 1. Какое значение имеет вода для функционирования географической оболочки? 2. Какие основные природные факторы определяют водный баланс Земли? 3. Какое влияние оказывают подземные воды на окружающую среду?

От простого к сложному. 1. Какие природные и антропогенные факторы влияют на водообеспеченность стран мира? 2. Какие последствия имеет нехватка чистой воды для населения?

От теории к практике. 1. Подготовьте коллаж «Вода в жизни человека». 2. Разработайте мини-проект об обеспеченности водой стран, где остро стоит проблема недостатка чистой воды.

Web-ресурсы.
Сайт ООН. Вода.

Научно-популярная энциклопедия «Вода России».

Информационно-аналитический портал «GeoCenter.Info». Гидросфера. Информация о современных и экстремальных явлениях в гидросфере.

Национальный центр данных по снегу и льду, США.