Малые составляющие гидросферы

По сравнению с уже рассмотренными ледовыми образованиями, подземными водами и особенно Мировым океаном остальные компоненты гидросферы, независимо от их важности для человека либо конкретного биоценоза, по массе ничтожно малы, даже вместе взятые.

Поэтому их объединяют в особую группу — малые составляющие гидросферы. В нее входят: озера, реки, болота, почвенные воды и атмосферная влага. Содержащаяся в живых организмах Земли вода должна бы быть отнесена к этой группе, однако особая преобразующая роль живого обуславливает отдельное рассмотрение биологической воды.
Озера. Первое место среди малых составляющих гидросферы занимают озера. Их суммарная масса оценивается в 2,8 • 105 млрд т, а по другим источникам (1,76—7,5) -105 млрдт1. Это составляет ничтожную массу всей гидросферы, причем только 1,5 • 105 млрд т приходится на проточные пресные озера, а 1,25 • 105 млрд т — на соленые.
Среди озер есть и такие, которые справедливо названы морями. Это крупнейшие озера мира: Каспийское площадью 371, Верхнее в Северной Америке — 82,1 и Виктория в Африке — 69,0 тыс. км2. В Европе самые крупные озера: Ладожское — 17,7 и Онежское — 9,7 тыс. км2. Самые глубокие озера: Байкал — 1620 и Танганьика в Африке — 1435 м.
С учетом динамики вод озера представляют собой маленькие модели океана на суше. Чем крупнее озеро и больше его глубина, тем ближе оно по своим качественным динамическим характеристикам к океану, и в этом отношении Каспийское море — действительно море. Как и в океане, вода в озерах летом часто разделена на слой перемешивания у поверхности, слой температурного скачка и более холодную глубинную воду, т. е. стратифицирована. Но многое определяется глубиной, размерами озера и географическим положением. Чем глубже и больше озеро, тем лучше выражена стратификация. Если же озеро неглубокое и небольшое, то слой перемешивания достигает дна и температура воды оказывается однородной по всей толще озера. Такое состояние называют гомотермией. Во многих озерах оно отмечается весной и летом.
В озерах умеренной зоны и высоких широт зимой под покровом льда наблюдается обратная стратификация — с глубиной температура воды увеличивается. Это связано с уникальной особенностью воды иметь наибольшую плотность при температуре +4 °С. Более плотная вода с такой температурой стремится ко дну, а более холодная (следовательно, и более легкая) поднимается вверх к ледяному покрову, где ее температура приближается к 0 °С.
В озерах, как и в океане, под воздействием ветра развиваются поверхностные течения, возможны подъемы глубинных
Трудности оценки массы воды озер связаны с непрерывным изменением их размеров, а также с наличием на Земле бесчисленного количества малых озер, которые никто никогда не измерял.
вод и возникновение придонной циркуляции. Дополнительные течения вызываются втекающими и вытекающими из озера реками.
Озера очень разнообразны по набору и концентрации растворенных веществ, и в этом они ближе к подземным водам, чем к океану. Минерализация озер подчиняется географической зональности: Землю опоясывают солоноватые и соленые озера, характерные для засушливой и пустынной зон. Соленые озера часто бывают бессточными, т. е. они принимают в себя реки, но из них водные потоки не вытекают, а приносимые реками растворенные вещества постепенно накапливаются в озере в результате испарения воды с его поверхности. Вода некоторых озер настолько насыщена солями, что те кристаллизуются, образуя корки разных оттенков на ее поверхности или осаждаясь на дно. Одно из самых соленых озер обнаружено в Антарктиде — озеро Виктория, вода в котором в 11 раз солонее океанской.
Озера обычно моложе вмещающих их форм рельефа. Известны случаи образования озер в историческое время. В наше время крупное озеро, названное Сарезским, образовалось на Памире. Оно возникло при землетрясении в 1911 г. в долине реки Мургаб в результате гигантского обвала, перегородившего реку. Площадь озера всего 86,5 км, но ее глубина составляет примерно 505 м. Палеогеографические исследования свидетельствуют, что Средиземное море в недалеком прошлом неоднократно превращалось в озерный водоем и даже полностью испарялось, о чем свидетельствуют мощные толщи солей в его донных отложениях.
Особенно изменчива жизнь озер в зонах, прилегающих к ледникам моренных озер. Существуют эфемерные озера, которые регулярно, но ненадолго появляются в одних и тех же местах.
Болота. Следующей по размерам малой составляющей гидросферы являются болота, представляющие собой промежуточное состояние между озерами и подземными водами. Они отличаются особым растительным сообществом, приспособленным к избыточному увлажнению и недостатку кислорода в воде. Болота умеренных и высоких широт — своеобразные ловушки органического углерода, где происходит его накопление и захоронение, прежде всего в виде торфа, состоящего из неполностью разложившихся остатков растительности.
В тропических районах болота имеют вид переувлажненных земель, где органическое вещество в основном разлагается и торф не накапливается. В прибрежных морских районах болота и переувлажненные земли могут быть солеными и солоноватыми.
Общая площадь болот и переувлажненных земель оценивается в 3 млн км2, а масса воды определена недостаточно точно, хотя она весьма невелика и обычно принимается равной 1 • 105 млрд т.
Почвенные воды. Они играют огромную роль в биосфере, так как обеспечивают влагой растительный покров и внутрипочвенные организмы. Благодаря воде в тонком слое почвы идет интенсивная биогеохимическая работа, обеспечивающая ее плодородие. По интенсивности обмена с подземными водами и атмосферой эта малая составляющая гидросферы подобна поверхностным водам, по вмещающей среде и воздействию в основном капиллярных сил — подземным водам, а по содержанию растворенных веществ, газов, органического материала и организмов — это совершенно особая среда. Ее масса оценивается в (8—10) • 103 млрд т.
Реки. Они имеют наименьшее количество воды среди прочих малых составляющих гидросферы. Единовременно в руслах всех рек присутствует всего (1,2—2,0) • 103 млрд т. Однако реки являются быстрыми транспортерами воды, поэтому при сравнительно малом единовременном ее запасе в своих руслах реки за год доставляют к устьям 45 • 103 млрд т воды, что в 30— 40 раз больше, чем другие малые составляющие гидросферы.

Реки чрезвычайно разнообразны по размеру (табл. 7.8), глубине и скорости течения. Большая часть рек — это средние, малые и совсем небольшие речушки, длина которых может измеряться метрами. Крупных рек с длиной в тысячу километров и более на Земле немного — чуть больше полусотни. Общая протяженность их русел составляет 180 тыс. км, а площадь, с которой они собирают воду, — примерно половину площади суши.
Речные воды обычно пресные, их минерализация приведена в табл. 7.9. Общая минерализация речных вод неустойчива, она меняется по территории и по времени года. На Севере минерализация составляет около 50 мг/л, а на Юге — 500 мг/л. Однако существуют реки с солоноватой и даже соленой водой, являющиеся редким исключением. На севере России есть река Солянка с такой водой. Минерализация речных вод в среднем почти в 200 раз меньше, чем у морской воды. Реки текут обычно по тектонически унаследованным понижениям рельефа. Однако порой они создают новые русла или даже меняют направления течения.
Таблица 7.8
Крупнейшие реки мира

Название реки	Длина, км	Площадь бассейна, тыс. км	Расход воды в устье, м3/с	Континент
Амазонка (с Мараньоном)	6437	6915	200 000	Южная Америка
Миссисипи (с Миссури)	5971	3268	18 000	Северная Америка
Нил	6670	2870	3000	Африка
Янцзы	5800	1808	34 000	Азия
Обь (с Ирты- шом)	5410	2990	12 800	То же
Хуанхэ	4845	771	1500	» »
Меконг	4500	810	14 800	» »
Амур	4444	1855	10 900	» »
Лена	4400	2490	16 800	» »
Конго	4370	3820	41 000	Африка

Таблица 7.9
Среднее содержание ионов в водах некоторых пресных наземных водотоков и водоемов

Название реки, водоема	Содержание ионов, мг/л
Название реки, водоема	Са2+	Мд2+	Na+, К+	НС07	so*-	СГ
Амур (около Хабаровска)	9,4	2,1	2,4	17,3	3,6	3,2
Волга (пос. Поляна)	48,9	10,1	11,9	63,7	61,9	14,9
Москва (около Звенигорода)	41,3	9,4	2,3	79,4	7,7	4,4
Урал	76,7	14,1	20,7	83,9	42,5	53,0
Нил	15,8	8,8	11,8	84,6	46,7	3,4
Нева	7,8	2,5	2,8	13,9	5,0	4,6
Байкал	15,2	4,2	6,1	59,2	4,9	1,8

Атмосферная влага. Из водяного пара в атмосфере Земли образуются облака, туманы, росы, изморозь, а также жидкие и твердые осадки. Все эти явления объединяют гидросферу с атмосферой.
Единовременно в атмосфере присутствуют 14,0 • 103 млрд т воды, но эта часть гидросферы постоянно возобновляется и «течет» вместе с воздушными потоками быстрее, чем вода в реках (нередко со скоростью в десятки метров в секунду), что позволяет водяному пару обогнуть земной шар всего за несколько дней. Масса атмосферной воды мала, но ее значение для гидросферы и биосферы в целом очень велико.
Атмосферная вода всегда пресная, так как она образуется в результате испарения с водной или увлажненной поверхности, а также при транспирации воды растениями. При этом в воздухе всегда содержится некоторое количество примесей, в число которых входят и водорастворимые вещества. Образующиеся в воздухе капельки растворяют одни и захватывают другие (нерастворимые) примеси, поэтому возможно выпадение дождей различного химического состава, наиболее известными из которых являются кислотные дожди, частой причиной образования которых является присутствие в атмосфере S02, NOx, HC1.
До середины XX в. считалось, что выше тропосферы атмосфера сухая. Позже спектрографические исследования показали, что в слое от высоты 10,5 км и до верхней границы атмосферы воды содержится столько же, сколько и в двухкилометровом приземном слое. При этом в высоких слоях атмосферы важно не просто количество воды, а ее роль в протекающих разнообразных химических реакциях, определяющих стабильность структуры и термического режима в атмосфере.
На больших высотах в атмосфере вода существует либо в твердом состоянии, либо в виде отдельных молекул, что соответствует ее состоянию в космосе.
Многократное повторение цикла влагооборота приводит к тому, что ежегодно конденсируется и выпадает в виде осадков примерно в 40 раз больший объем (525 100 млрд т) воды, чем ее одновременно присутствует в атмосфере, т. е. среднее время оборота составляет около 9—10 сут.

<< | >>

↑

Источник: Николайкин Н. И.. Экология: Учеб. для вузов. 2004

Еще по теме Малые составляющие гидросферы:

- Детская психология - Общая экология - Природопользование - Социальная экология - Экологический мониторинг - Экология города и региона - Экология человека -