В виде чего вода возвращается на землю. Круговорот воды в природе

Министерство по образованию и науки Федеральное государственное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

«Чернушинский политехнический колледж»

Специальность: 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

Реферат

Круговорот воды в природе

Выполнил: Студент

Группы № 15

Самиев Влас

Проверил: Преподаватель

Горбунова Л.М.

Введение 4

1. Состояния воды 5

Круговорот воды в природе 6

3. Круговорот других веществ 10

Заключение 17

Список литературы 18

Введение

Известно, что человеческий организм почти на 65% состоит из воды. Вода входит в состав тканей, без нее невозможно нормальное функционирование организма, осуществление процесса обмена, поддержание теплового баланса, удаление продуктов метаболизма и т.д.
Потеря организмом большого количества воды опасна для жизни человека. В жарких районах без воды человек может погибнуть через 5-7 суток, а без пищи при наличии воды человек может жить длительное время. Даже в холодных поясах для сохранения нормальной работоспособности человеку нужно около 1,5-2,5 литров воды в сутки.

Если количество воды, которое теряет человек, достигает 10% массы тела в сутки, наступает значительное снижение работоспособности, а если оно возрастает до 25%, то это обычно приводит к смерти. Однако даже при большой потере воды все нарушенные процессы в организме быстро восстанавливаются, если организм пополнится водой до нормы.

Использование в быту. Еда и напитки: Вода, используемая для питья, приготовления пищи, льда, напитков, консервов, и многих других пищевых продуктов, только маленькая часть обширного спектра ее применения. Однако это требует соблюдения стандарта качества на питьевую воду

Промышленное применение. Использование воды в промышленности зависит от характера и объема промышленности конкретного региона. Это могут быть системы охлаждения и отопления, производство пищевых продуктов, переработка отходов производства и т.д.

Недостаток влаги служит ограничивающим фактором, определяющим границы жизни и ее зональное распределение. При недостатке воды у животных и растений вырабатываются приспособления к ее добыванию и сохранению.

1. Состояния воды

Вода в природе может встречаться в трёх состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Вода способна переходить из одного состояния в другое- из твердого в жидкое (таять) , из жидкого в твёрдое (замерзать), из жидкого в газообразное (испаряться), из газообразного в жидкое, превращаясь в капельки воды.

Рис 1. Состояния воды: твердое, жидкое, газообразное.

Жидкая вода на поверхности планеты бывает двух видов: соленая и пресная. Соленая вода находится в морях и океанах, пресная - в реках, озерах, ручьях, водохранилищах, болотах. Подземные воды могут быть как пресными, так и солеными. В таком случае последние называются минеральными водами.

Площадь морей и океанов на Земле во много раз превосходит площадь всех рек, озер, болот и водохранилищ вместе взятых. Поэтому, соленой воды на нашей планете во много раз больше, чем пресной.

Вода в твёрдом состоянии может быть представлена в виде снега и льда. Лед на Земле находится в ледниках.Ледники могут быть горными и покровными. Горные ледники находятся на наиболее высоких горных вершинах, где из-за низких температур в течение всего года выпавший снег не успевает таять. Наиболее крупные ледники находятся в горах Кавказа, Гималаев, Тянь-Шаня, Памира 1 .

Газообразная вода - это водяной пар в атмосфере, который мы видим с земли в виде облаков. Облака образуются на разных высотах, и поэтому имеют разный вид и форму. В зависимости от этого облака делят на слоистые, перистые, кучевые и т.д.

Круговорот воды в природе

Круговорот воды в природе.

Вода находится в постоянном движении. Испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растений, вода накапливается в атмосфере и, рано или поздно, выпадает в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах и т.п. Таким образом, количество воды на Земле не изменяется, она только меняет свои формы - это и есть круговорот воды в природе. Из всех выпадающих осадков 80% попадает непосредственно в океан. Для нас же наибольший интерес представляют оставшиеся 20%, выпадающие на суше, так как большинство используемых человеком источников воды пополняется именно за счет этого вида осадков. Упрощенно говоря, у воды, выпавшей на суше, есть два пути. Либо она, собираясь в ручейки, речушки и реки, попадает в результате в озера и водохранилища - так называемые открытые (или поверхностные) источники водозабора. Либо вода, просачиваясь через почву и подпочвенные слои, пополняет запасы грунтовых вод. Поверхностные и грунтовые воды и составляют два основных источника водоснабжения. Оба этих водных ресурса взаимосвязаны и имеют как свои преимущества, так и недостатки в качестве источника питьевой воды.

Круговорот воды является одним из грандиозных процессов на поверхности земного шара. Он играет главную роль в связывании геологического и биотического круговоротов. В биосфере вода, непрерывно переходя из одного состояния в другое, совершает малый и большой круговороты. Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяного пара в атмосфере и выпадение осадков на поверхность океана образуют малый круговорот. Если же водяной пар переносится воздушными течениями на сушу, круговорот становится значительно сложнее.

В этом случае часть осадков испаряется и поступает обратно в атмосферу, другая - питает реки и водоемы, но в итоге вновь возвращается в океан речным и подземным стоком, завершая тем самым большой круговорот. Важное свойство круговорота воды заключается в том, что он, взаимодействуя с литосферой, атмосферой и живым веществом, связывает воедино все части гидросферы: океан, реки, почвенную влагу, подземные воды и атмосферную влагу. Вода - важнейший компонент всего живого. Грунтовые воды, проникая сквозь ткани растения в процессе транспирации, привносят минеральные соли, необходимые для жизнедеятельности самих растений 2 .

Наиболее замедленной частью круговорота воды является деятельность полярных ледников, что отражают медленное движение и скорейшее таяние ледниковых масс. Наибольшей активностью обмена после атмосферной влаги отличаются речные воды, которые сменяются в среднем каждые 11 дней. Чрезвычайно быстрая возобновляемость основных источников пресных вод и опреснение вод в процессе круговорота являются отражением глобального процесса динамики вод на земном шаре.

Круговорот воды на поверхности Земли складывается из 520 тыс. км выпадающей и такой же массы испаряющейся воды. При этом на континентах выпадает в год 109000 км, а испаряется 72000км. Разница в 37000 км и есть цифровое значение полного речного стока. С поверхности Мирового океана испаряется воды больше (448000 км), чем выпадает осадков (441000 км). Разность покрывается стоком речных вод.

Огромный круговорот воды сопровождает процесс созидания органического вещества. Выделяемый растениями кислород образуется при реакции фотосинтеза за счет расщепления воды. Однако на фотосинтез расходуется всего около 1% воды, проходящей из почвы через растения в атмосферу. Чтобы вырастить 1 ц пшеницы, растения должны пропустить через себя не менее 10000 кг воды. По расчетам, при формировании общепланетарной биомассы всех ныне существующих живых организмов в результате фотосинтеза было расщеплено такое количество воды, которое в 3,5 раза больше количества, находящегося во всех реках мира.

Время, необходимое для прохождения всей воды нашей планеты через систему биологического круговорота, можно определить следующим образом. Общая масса воды в наружных оболочках Земли - земной коре, гидросфере и атмосфере составляет 160000000 млрд. т. Масса воды, захватываемая годовой продукцией фотосинтезирующих организмов, около 800 млрд.т/г. Период полного оборота всей воды в процессе образования живого вещества примерно 2 млн. лет. Таким образом, вся огромная масса гидросферы Земли за 2 млн. лет проходит через растительные организмы, масса которых ничтожно мала по сравнению с водной оболочкой.

Круговые движения воды не ограничиваются поверхностью Земли. Значительное количество воды присутствует в горных породах в виде пленочных и поровых вод, еще больше входит ее в состав минералов, образующихся в зоне гипергенеза. Все глинистые минералы, оксиды железа и другие распространенные в этой зоне соединения содержат в своем составе воду. Подсчитано, что в 16-ти километровом слое земной коры содержится примерно 200 млн. км воды. Поступая в глубинные зоны земной коры, связанные формы воды постепенно освобождаются и включаются в метаморфические, магматические и гидротермические процессы. С вулканическими газами и горячими источниками глубинные воды поступают на поверхность.

3. Круговорот других веществ

Круговорот углерода

Углерод в биосфере часто представлен наиболее подвижной формой - углекислым газом. Источником первичной углекислоты биосферы является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры.

Миграция углекислого газа в биосфере Земли протекает двумя путями. Первый путь заключается в поглощении его в процессе фотосинтеза с образованием органических веществ и в последующем захоронении их в литосфере в виде торфа, угля, горных сланцев, рассеянной органики, осадочных горных пород.

Так, в далекие геологические эпохи сотни миллионов лет назад значительная часть фотосинтезируемого органического вещества не использовалась ни консументами, ни редуцентами, а накапливалась и постепенно погребалась под различными минеральными осадками. Находясь в породах миллионы лет, этот детрит под действием высоких температур и давления (процесс метаморфизации) превращался в нефть, природный газ и уголь, во что именно - зависело от исходного материала, продолжительности и условий пребывания в породах. Теперь мы в огромных количествах добываем это ископаемое топливо для обеспечения потребностей в энергии, а сжигая его, в определенном смысле завершаем круговорот углерода. Если бы ни этот процесс в истории планеты, вероятно, человечество имело бы сейчас совсем другие источники энергии, а может быть и совсем другое направление развития цивилизации 3 .

По второму пути миграция углерода осуществляется созданием карбонатной системы в различных водоемах, где CO2 переходит в H3CO3, HCO31-, CO32-. Затем с помощью растворенного в воде кальция (реже магния) происходит осаждение карбонатов CaCO3 биогенным и абиогенным путями. Возникают мощные толщи известняков. Наряду с этим большим круговоротом углерода существует еще ряд малых его круговоротов на поверхности суши и в океане.

В пределах суши, где имеется растительность, углекислый газ атмосферы поглощается в процессе фотосинтеза в дневное время. В ночное время часть его выделяется растениями во внешнюю среду. С гибелью растений и животных на поверхности происходит окисление органических веществ с образованием CO2. Особое место в современном круговороте веществ занимает массовое сжигание органических веществ и постепенное возрастание содержания углекислого газа в атмосфере, связанное с ростом промышленного производства и транспорта.

Рис 3. Круговорот углерода.

Круговорот кислорода

Кислород - наиболее активный газ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода среды с живыми организмами или их остатками после гибели.

В составе земной атмосферы кислород занимает второе место после азота. Господствующей формой нахождения кислорода в атмосфере является молекула О2. Круговорот кислорода в биосфере весьма сложен, поскольку он вступает во множество химических соединений минерального и органического миров.

Свободный кислород современной земной атмосферы является побочным продуктом процесса фотосинтеза зеленых растений и его общее количество отражает баланс между продуцированием кислорода и процессами окисления и гниения различных веществ. В истории биосферы Земли наступило такое время, когда количество свободного кислорода достигло определенного уровня и оказалось сбалансированным таким образом, что количество выделяемого кислорода стало равным количеству поглощаемого кислорода 4 .

Круговорот азота

При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превра­щается в аммиак, который под влиянием живущих в почве трифицирующих бактерий окисляется затем в азотную кис­лоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве карбонатами, например с карбонатом кальция СаСОз, образует нитраты:

2HN0з + СаСОз = Са(NОз)2 + СОС + Н0Н

Некоторая же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу. Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжигании дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии, которые при.недо­статочном доступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Деятельность этих де ни трифицирующих бактерий приводит к тому, что часть азота из доступной для зеленых растений формы (нитраты) пере­ходит в недоступную (свободный азот). Таким образом, далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений, возвращается обратно в почву; часть его постепенно выделяется в свободном виде.

Непрерывная убыль минеральных азотных соединений давно должна была бы привести к полному прекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы, возмещаю­щие потери азота. К таким процессам относятся, прежде всего про­исходящие в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в ни­траты. Другим источником пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, способных усваивать атмосферный азот. Некоторые из этих бак­терий поселяются на корнях растений из семейства бобовых, вы­зывая образование характерных вздутий - «клубеньков», почему они и получили название клубеньковых бактерий. Усваи­вая атмосферный азот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные вещества.

Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота. Однако ежегодно с урожаем с полей убираются наиболее богатые белками части растений, например зерно. Поэтому в почву необходимо вносить удобрения, возмещающие убыль в ней важнейших элементов питания растений.

Рис 4. Круговорот азота.

Круговорот фосфора и серы

Фосфор входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутрь клеток. В различных минералах фосфор содержится в виде неорганического фосфатиона (PO43-). Фосфаты растворимы в воде, но не летучи.

Растения поглощают PO43- из водного раствора и включают фосфор в состав различных органических соединений, где он выступает в форме так называемого органического фосфата. По пищевым цепям фосфор переходит от растений ко всем прочим организмам экосистемы.

При каждом переходе велика вероятность окисления содержащего фосфор соединения в процессе клеточного дыхания для получения организмом энергии. Когда это происходит, фосфат в составе мочи или ее аналога вновь поступает в окружающую среду, после чего снова может поглощаться растениями и начинать новый цикл.

В отличие, например, от углекислого газа, который, где бы он ни выделялся в атмосферу, свободно переносится в ней воздушными потоками пока снова не усвоится растениями, у фосфора нет газовой фазы и, следовательно, нет "свободного возврата" в атмосферу. Попадая в водоемы, фосфор насыщает, а иногда и перенасыщает экосистемы.

Обратного пути, по сути дела, нет. Что-то может вернуться на сушу с помощью рыбоядных птиц, но это очень небольшая часть общего количества, оказывающаяся к тому же вблизи побережья. Океанические отложения фосфата со временем поднимаются над поверхностью воды в результате геологических процессов, но это происходит в течение миллионов лет.

Следовательно, фосфат и другие минеральные биогены почвы циркулируют в экосистеме лишь в том случае, если содержащие их "отходы" жизнедеятельности откладываются в местах поглощения данного элемента. В естественных экосистемах так в основном и происходит. Когда же в их функционирование вмешивается человек, он нарушает естественный круговорот, перевозя, например, урожай вместе с накопленными из почвы биогенами на большие расстояния к потребителям.

Рис 5. Круговорот фосфора.

Сера встречается в природе как в свободном состоянии (самородная сера), так и в различных соединениях. Очень распространены соединения серы с различными металлами. Из соединений серы в природе распространены также сульфаты, главным образом, кальция и магния. Наконец, соединения серы содержаться в организмах растений и животных.

Сера широко используется в народном хозяйстве. В виде серного цвета серу используют для уничтожения некоторых вредителей растений. Она применяется также для приготовления спичек, ультрамарина (синяя краска), сероуглерода и ряда других веществ.

Круговорот серы происходит в атмосфере и литосфере. Поступление серы в атмосферу происходит в виде сульфатов, серного ангидрида и серы из литосферы при вулканических извержениях, в виде сероводорода за счет распада пирита (FeS2) и органических соединений. Антропогенным источником поступления серы в атмосферу являются тепловые электростанции и другие объекты, где происходит сжигание угля, нефти и других углеводородов, а поступление серы в литосферу, в частности в почву, происходит с удобрениями и органическими соединениями 5 .

Перенос соединений серы в атмосфере осуществляется воздушными потоками, а выпадение на земную поверхность либо в виде пыли, либо с атмосферными осадками в виде дождя (кислотные дожди) и снега.

На поверхности Земли в почве и водоемах происходит связывание сульфатных и сульфитных соединений серы кальцием с образованием гипса (CaSO4). Помимо этого происходит захоронение серы в осадочных породах с органическими остатками растительного и животного происхождения, из которых в дальнейшем происходит образование угля и нефти.

В почве изменение соединений серы происходит с участием сульфобактерий использующих сульфатные соединения и выделяющих сероводород, который поступая в атмосферу и окисляясь снова переходит в сульфаты. Кроме этого сероводород в почве может восстанавливаться до серы, которая денитрифицирующими бактериями окисляется до сульфатов.

Заключение

Одно из замечательных открытий геохимии заключается в установлении того, что движение многих химических элементов осуществляется в виде круговых процессов - круговоротов. Именно эти элементы слагают земную кору, жидкую и газовую оболочки нашей планеты. Их круговороты могут происходить на ограниченном пространстве и на протяжении небольших отрезков времени, а может охватывать всю наружную часть планеты и огромные периоды. При этом малые круговороты входят в более крупные, которые в своей совокупности складываются в колоссальные биогеохимические круговороты. Они тесно связаны с окружающей средой.

В биосфере, как и в каждой экосистеме, постоянно осуществляется круговорот углерода, азота, кислорода, фосфора, серы и других химических элементов. Энергия поступает в экосистемы во время фотосинтеза, а рассеивается главным образом в виде тепла, когда организмы используют ее для своей жизнедеятельности. Вследствие непрерывно происходящих потерь энергии необходимо, чтобы она столь же непрерывно поступала в экосистемы в виде энергии солнечного света. В отличие от этого вода и элементы питания совершают непрерывный круговорот.

Рассмотренная мною тема является очень актуальной в свете современной экологической ситуации. Вода – это источник жизни на земле. Но, как выясняется не бесконечный. Дело в том, что загрязнение водных ресурсов земли имеет в настоящий момент глобальный характер.

Очень важно обеспечить «природе» нормальное функционирование ее базовых циклов обмена веществ.

Список литературы

Захаров Е.И., Качурин Н.М., Панферова И.В. Основы общей экологии: Учеб. пособие. - Тула: ТулГТУ, 2002.

Мирасов О.Б. Физика вокруг нас. - М., 2006.

Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2 т. - М.:Мир, 2006.

Одум Ю. Экология: В 2 т. - М.: Мир, 2003.

Реймерс Н. Ф. Охрана природы и окружающей человека Среды. – М., 2004.

Семенов В.П. Кашина О.М. Физические процессы в природе. - М., 2006.

Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология. - М.: Высш. шк., 2006.

Фазилов Н.Р. Физика природы. - М., 2000.

Вода находится в постоянном движении. Испаряясь с...

1. Круговорот веществ в природе (2)

   Реферат >> Экология

   Круговорот воды в природе . Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) - процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из... осадков и стока, получил название круговорота воды в природе . Атмосферные осадки частично испаряются, частично...

2. Круговорот воды (2)

   Реферат >> География

   Звено Литогенное звено круговорота воды , другими словами, уча­стие подземных вод в круговороте воды , весьма разнообразно. ... в круговороте воды выражено весьма слабо. Глубинные подземные воды , если срав­нивать с круговоротом воды - явлением природы весьма...

3. Круговорот воды (1)

   Доклад >> Экология

   Конца не изученным "странностям" воды и возможно существование жизни. Круговорот воды в природе Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) - процесс...

4. Вода чудо природы

   Учебное пособие >> Экология

   Преподавания Конспект внеклассного урока «Вода чудо природы» Выполнила: Студентка 3 курса... и состояния? Как происходит круговорот воды в природе ? Каковы её запасы на... замечательных свойствах воды и говорит: « Вода действительно является чудом природы : без неё ...

Вода во время круговорота может быть в трех состояниях : твердом, жидком и газообразном. Она переносит огромное количество веществ, необходимых для жизни на Земле.

В процессе круговорота воды в природе происходит постепенное обновление вод во всех частях :

• обновляются за сотни, тысячи и миллионы лет,
• - за несколько тысяч лет (в - за десятки миллионов лет),
• - за 2,5-3 тыс. лет,
• замкнутые бессточные озера - за 200-300 лет,
• проточные озера - за несколько лет,
• - за 12-15 суток,
• водяной пар атмосферы - за 8 суток,
• вода в организмах - за .

Вода, вернувшаяся с суши, может снова испариться и снова попасть на сушу. Так и совершается ее круговорот: океан - атмосфера - суша - океан. Вот этот непрерывный процесс и называют круговоротом воды в природе.

Существенную роль в круговороте воды в природе с недавних пор стала играть деятельность человека . Уничтожение лесов, и орошение земель, создание водохранилищ и плотин, расходование воды на хозяйственные нужды - все это в значительной мере изменило гидрологические процессы на Земле. И хотя хозяйственная деятельность мало повлияла на общий объем гидросферы, она заметно влияет на отдельные ее части: сток одних рек уменьшился, других - увеличился, возросло испарение. Часть воды, которую потребляет человек для производства какой-либо продукции, может надолго выпадать из круговорота воды , поэтому ее называют «безвозвратно изъятой»: хотя ее возвращение и может произойти, но с большой задержкой во времени и на совершенно другой территории. Другой проблемой является загрязнение большого объема вод в результате хозяйственной деятельности человека. Именно угроза загрязнения представляет сейчас главную опасность, гораздо большую, чем угроза физической нехватки воды. Загрязненная вода, поступающая в ходе круговорота воды в Мировой океан ведет к гибели живых организмов и нарушению биологического равновесия.

Бесконечное перемещение влаги называется круговоротом воды в биосфере. Данный процесс очень интересный и увлекательный. В статье речь пойдет о том, что представляет собой круговорот воды и как понять все его тонкости. Эта информация вам пригодится, если нужно написать доклад или реферат на тему «круговорот воды в природе», а также объяснить, как происходит круговорот воды, своему ребенку.

Основы понятия

Круговорот воды (еще называется гидроциклом) представляет собой беспрерывное путешествие жидкости в мире. Его суть – под влиянием тепловой энергии влага на поверхности планеты превращается в испарения, после чего на молекулярном уровне поднимается в небо и скапливается там, что внешне выглядит как облака. Теперь становится понятно, как агрегатное состояние воды связано с ее круговоротом – жидкость перемещается, приобретая разные агрегатные состояния.

Попадая в слои биосферы с минимальными температурами, водяные молекулы остывают и выпадают на грунт в форме осадков. Таким образом, под влиянием нагревания и остужения последовательность круговорота воды природе бесконечно повторяется.

Это познавательно! Ежесекундно с поверхности планеты испаряется около 16 млн. тонн влаги.

Главные этапы и процессы

Круговорот воды в природе наблюдается на уровне организации жизни и состоит из нескольких этапов:

• испарение жидкой влаги;
• накопление и оседание пара в слоях нижней атмосферы;
• осаждение охлажденного пара в виде разнообразных осадков;
• фильтрация посредством грунтовых слоев;
• проникновение жидкости в почвенные протоки;
• впитывание влаги растениями из грунта и воздуха;
• участие в физиологических и биологических реакциях живых существ.

Если говорить кратко, тогда последовательность круговорота воды можно свести к минимуму:

• влага испаряется;
• накапливается в слоях атмосферы;
• выпадает в виде различных осадков: снега, пара, дождя.

Вышеописанный круговорот воды можно наблюдать над большими природными водохранилищами – океанами, огромными озерами и морями.

Для гидроцикла характерны:

• осадки в виде дождей, снега, пара (тумана), града;
• перехват влаги – это осаждение все тех же осадков, но не в грунт, как в предыдущем варианте, а на кроны растительности (в таком виде влага сразу впитывается растениями и испаряется);
• сток – перемещение влаги на поверхности земли;
• инфильтрация – перемещение и фильтрация жидкости внутри почвы с подземными сточными водами;
• испарение – превращение водяных молекул из классической формы в пар;
• сублимация - превращение жидкости из твердой формы в парообразную;
• отложение – превращение влаги из парообразной формы в твердую (кристаллизованную);
• адвекция – движение молекул влаги в слоях атмосферы;
• конденсация – накопление пара в атмосфере.

Вот мы и выяснили, какие компоненты природы связаны между собой круговоротом воды: осадки, грунты, флора и фауна, реки и озера. Гидроцикл сложен и может занимать от нескольких дней до нескольких тысячелетий. К примеру, океан полноценно обновляется за 3 000 лет, а небольшое озеро – за неделю.

Интересный факт о круговороте воды: если всю испарившуюся за год жидкость равномерно разлить по поверхности нашей планеты, выйдет слой влаги толщиной в 1 метр.

Разновидности циклов

Практически все мы знаем, что существует большой и малый круговорот воды. Однако ученым известно пять типов круговорота воды:

• Мировой – испарение влаги из океанов и оседание на материковую сушу, а затем возвращение в океаны с помощью речек и ручьев.
• Малый – испарение влаги из морей и последующее возвращение ее осадками под воздействием тепла.
• Внутренний континентальный – водообмен исключительно над участками суши.
• Почвенный – водообмен на суше при помощи подземных стоков.
• Глобальный круговорот воды – сочетание всех перечисленных типов.

Круговорот приводит к непрерывному перемещению и передвижению воды, и без данного процесса не было бы ничего живого на нашей планете. Понимая, какие компоненты природы связаны между собой круговоротом воды, можно осознать всю его важность и значимость.

Насколько сильно мы зависим от влаги? В человеческом организме 70% жидкости. При потере 1%, мы испытаем жажду. А потеря 20% жидкости станет для нас фатальной.

Значение

Круговорот воды сложно переоценить, так как он служит связующим компонентом для гидросферы. С его помощью полезные микроэлементы и питательные вещества кочуют по Земле, питая грунт, растения, всевозможные микроорганизмы. Водообмен очищает и обновляет мировой океан, от него напрямую зависит климатическая обстановка на планете. Загрязнение экологии и расточительное использование влаги могут запросто нарушить гидроцикл, что приведет к катастрофическим последствиям для планеты и ее жителей.

Вывод

Пытаясь понять, что представляет собой влагообмен, нужно усвоить, что жидкость – важнейший ресурс, к которому необходимо относится бережно и осторожно. Без нее не будет ни растительности, ни животного мира, ни людей – абсолютно ничего. У природы все слажено и сбалансировано, гидрологический цикл, в том числе. Нам не следует вмешиваться в эти процессы.

Единство природных вод Земли требует рассмотрения подземных вод в их неразрывной связи и взаимодействии со всеми видами природных вод и с горными породами, в которых они формируются, накапливаются и передвигаются. Поэтому ниже изложены сведения о круговороте воды в природе, видах воды в горных породах и основных закономерностях их передвижения; рассмотрены виды подземных вод и основные свойства горных пород по отношению к воде.

Вода - одно из самых распространенных в природе веществ. Она встречается в парообразном, жидком и твердом состояниях во всех основных сферах Земли: в атмосфере (пары, облака, снег, град, дождь), гидросфере (океаны, моря, озера, реки, болота, ледники, снег), литосфере (подземные воды, пары, лед, связанная вода), биосфере (во всех живых организмах и растениях).

Общий объем воды в Мировом океане равен 1338 млн км 3 , количество наземных вод (со льдом) - 24,5 млн км 3 , в атмосфере содержится около 14 000 км 3 воды, а в горных породах земной коры - примерно 400 млн км 3 , причем на долю так называемой связанной воды, видимо, приходится основная их часть. Таким образом, всего на нашей планете (в океанах, на поверхности суши и в земной коре) имеется примерно 1,8 млрд км 3 воды. При этом доля пресных вод не превышает 2% (35 млн км 3).

Все виды воды взаимосвязаны друг с другом. Вода и ее фазовые состояния изучаются различными дисциплинами: парообразная вода - физикой и метеорологией, твердая (лед) - гляциологией и мерзлотоведением; жидкая поверхностная - океанологией и гидрологией, подземная - гидрогеологией.

Воды атмосферы, гидросферы и литосферы находятся в непрерывном взаимодействии и перемещении. Испаряясь с поверхности океанов, морей, озер, рек и других водоемов, а также с поверхности суши, вода в парообразном состоянии переходит в атмосферу, откуда при благоприятных условиях вновь выпадает на поверхность Земли в виде дождя, снега, града, составляя звенья общего круговорота воды на Земле, который является одним из самых грандиозных процессов, определяющих формирование поверхности Земли, обмен веществ и энергии.

Выпадающие на поверхность Земли атмосферные осадки частично стекают через реки в моря и океаны (поверхностный сток), частично просачиваются (инфильтруются) через почву, обеспечивая питание влагой растений и пополнение подземных вод, а частично снова испаряются в атмосферу. Подземные воды, в свою очередь, передвигаясь по пластам трещиноватых и пористых горных пород, поступают в поверхностные водотоки и водоемы (реки, озера, моря, океаны), обеспечивая их подземное питание, и таким образом снова вступают в общий круговорот воды в природе, начинающийся с испарения поверхностных вод.

В ходе круговорота постоянно возобновляются водные ресурсы в атмосфере, на поверхности Земли, в биосфере и верхней части литосферы. Так, в атмосфере в среднем содержится около 14 тыс. км 3 воды, преимущественно в виде пара. Однако благодаря постоянному пополнению атмосферной влаги путем испарения ежегодно на поверхность Земли выпадает 577 тыс. км 3 осадков.

Если перемещение влаги в атмосфере и на поверхности Земли совершается довольно быстро, то с глубиной водообмен существенно замедляется, однако и глубокие подземные воды участвуют в общем круговороте воды.

Процессы перехода воды из одной геосферы Земли в другую, составляющие общий круговорот воды в природе, слагаются из испарения (И), осадков (О), поверхностного ((? пов) и подземного ((? ПО дз) стоков.

Различают большой , малый и внутриматериковый, или местный, круговороты. При большом круговороте часть воды, испарившейся с водной поверхности океанов и морей, ветром переносится на сушу и там выпадает в виде осадков, которые затем расходуются на поверхностный и подземный стоки, а также на испарение. При малом круговороте вода, испарившаяся в пределах океанов и морей, выпадает здесь же. При внутриматериковом круговороте испарившаяся в пределах материков (с поверхности озер, болот, рек, с суши и при помощи растительности) вода вновь выпадает на материке.

На рис. 5.1 показаны общая схема круговорота воды в природе и отдельные его составляющие.

Определяющее влияние на переход воды из одного состояния в другое и ее перемещение из одной сферы Земли в другую, т.е. на развитие процессов круговорота воды в природе, оказывают климатические факторы. В формировании отдельных составляющих круговорота существенную роль играют геоморфологические, геолого-литологические, физико-географические и другие факторы, которые в значительной мере предопределяют поверхностный сток, инфильтрацию атмосферных осадков (т.е. их просачивание через почву в пористые и трещиноватые горные породы), испарение, транспирацию (испарение влаги растительностью), подземный сток и развитие других важных процессов. Поэтому при изучении гидрогеологических условий какого-либо района или месторождения важно учитывать климатические, геоморфологические, геолого-литологические, физико-географические и другие его особенности и условия, которые влияют на водный баланс изучаемого района.

Все атмосферные осадки разделяются на два типа: осадки, выпадающие на поверхность из облаков (дождь, град, снег, крупа), и осадки, образующиеся непосредственно на поверхности горных пород вследствие понижения температуры воздуха до точки росы (роса, иней, изморозь, гололед). Уравнение водного баланса в общем виде было предложено в 1884 г. А.И. Воейковым:

где Х 0 - среднее годовое количество атмосферных осадков в виде дождя, снега, инея или росы; У 0 - общий сток, т.е. часть осадков,

7 - осадки (о - снег, б - дождь); 2 - хорошо проницаемые породы; 3 - слабопроницаемые породы; 4 - непроницаемые породы

Рис. 5.1.

5 - источник; б - направление движения воды и водяных паров которая стекает поверхностным или подземным путем; Z 0 - часть осадков, которая расходуется на испарение и транспирацию (за вычетом конденсации).

Осадки. Систематические наблюдения за атмосферными осадками очень важны для народного хозяйства. С помощью приборов наблюдения проводятся с середины XIX в., в результате были установлены определенные закономерности - чередование водообильных лет (дожди, наводнения) с маловодными (засухи). Количество осадков измеряется толщиной слоя воды в миллиметрах в год и изменяется в широких пределах. Так, некоторые районы Индии получают 12 000-14 000 мм, а некоторые районы Чили - только 1 - 17 мм. Величина осадков сильно меняется и на территории России. Так, на Черноморском побережье Кавказа выпадает 1200-3000 мм осадков, в Москве - 500-600 мм.

В Нечерноземной зоне годовое количество осадков в среднем равно 400-600 мм, причем на питание подземных вод идет от 110 (верховья Волги и Западной Двины) до 20 мм (бассейн реки Нары - юго-восток Рязанской области). На европейской части выпадает 480-500 мм осадков в год, из них стекает 170-180 мм, остальная часть идет на испарение и снова включается во влагооборот или остается в почве (рис. 5.2).

Установлено, что влагооборот на юге России осуществляется 4 раза в год, а в целом на всей территории европейской части России - 2,5 раза в год (Кирюхин, Толстихин, 1987).

Испарение представляет собой переход вещества из жидкого или твердого состояния в парообразное. В год с поверхности океана в тропиках испаряется слой воды толщиной в 1,5 м, а в полярных странах - 0,5 м. Различают испарение и испаряемость. Испарение - это фактическая величина испарения с поверхности Земли, а испаряемость - максимально возможное испарение с водной поверхности при существующих метеорологических условиях. Обе эти величины подвержены суточным и годовым колебаниям: днем и летом они больше, чем ночью и зимой.

Испарение следует учитывать при решении вопросов оросительной и осушительной мелиорации. В тундре испарение составляет 70-120 мм, а испаряемость - 200-300 мм, в степи - соответственно 240-550 и 600-1100 мм, в пустыне - 50-100 и 1500- 2000 мм. Годовое испарение и испаряемость в засушливых районах больше годового количества осадков. Испарение влаги растениями называется транспирацией. При образовании 1 г растительной ткани испаряется 300-400 г воды. За вегетативный период травы и культурные растения испаряют с 1 га 229-254 мм, пшеница - 200-300 мм, хвойные деревья - 102-154 мм.

Рис. 5.2.

величина питания (мм/год): 7 - 110-80; 2 - 80-70; 3 - 70-60; 4 - 60-50;

5 - 50-40; 6 - 40-30; 7 - 30-20

В природе, также известный как гидрологический цикл, описывает непрерывное движение воды на поверхности Земли, а также над и под ней. Хотя баланс воды на Земле остается практически неизменным с течением времени, отдельные молекулы воды могут приходить в атмосферу и уходить из нее. Вода перемещается, например, из реки в океан или из океана в атмосферу, с помощью таких физических процессов, как испарение, конденсация, осадки, инфильтрация, сток, а также с помощью подземных течений. При этом вода проходит через различные фазы: жидкую, твердую (лед) и газообразную (пар).

Круговорот воды в природе включает в себя теплообмен, что приводит к температурным изменениям. Например, когда вода испаряется, она вбирает тепло из окружающей среды и охлаждает ее. Когда она конденсируется, то отдает тепло и нагревает окружающую среду. Этот теплообмен влияет на климат. Круговорот воды в природе также связан с геологическими процессами на Земле (эрозия и седиментация). И, наконец, благодаря ему поддерживается жизнь и на Земле.

Описание

Круговорот воды в природе для детей начинают описывать еще в начальных классах, поэтому каждый знает, что солнце, благодаря которому он происходит, нагревает воду в океанах и морях. Вода испаряется и в виде пара поступает в воздух. Лед и снег могут сублимировать непосредственно в водяной пар, минуя жидкую фазу. Также происходит испарение воды из растений и почвы.

Воздуха поднимают пар в атмосферу, где низкие температуры заставляют его конденсироваться в облака. Воздушные потоки переносят по всему миру, облака сталкиваются, растут и вода выпадает из верхних слоев атмосферы в Часть из них может накапливаться в виде ледяных шапок и ледников, которые сохраняют замороженную воду в течение тысяч лет. Большая часть воды попадает обратно в океаны или на сушу в виде дождя, образующего поверхностный сток. Часть стока попадает в реки, а оттуда - в моря и океаны. Ливневые и грунтовые воды частично собираются в пресноводных озерах. Однако большая часть впитывается в землю и инфильтруется: проникает глубоко в землю и пополняет водоносные горизонты, которые являются резервуарами Такие горизонты могут располагаться близко к поверхности, и вода может просочиться обратно - так образуются родники. Однако с течением времени вода возвращается в океан, откуда все началось.

Процессы, благодаря которым происходит круговорот воды в природе:

Осадки

Большинство осадков выпадает в виде дождя. Другие виды: снег, град, туман, крупа и мокрый снег. В год выпадает около 505000 км³ воды в виде осадков.

Перехват осадков

Осадки, которые были перехвачены листвой растений, в конечном итоге испаряются обратно в атмосферу, а не попадают на землю.

Талая вода

Сток от таяния снега.

Сток

Различные способы, с помощью которых вода движется по земле. Это может быть как поверхностный сток, так и подземный. Вода может просачиваться в землю, испаряться в воздух, храниться в озерах и водохранилищах или использоваться для сельскохозяйственных и других целей.

Инфильтрация

Просачивание воды с поверхности в землю.

Подземные потоки

Поток воды под землей, в зоне аэрации и водоносных горизонтов. Подземные воды могут вернуться на поверхность или в конце концов просочиться в океан. Подземные воды имеет тенденцию двигаться медленно и пополняться медленно, так что они могут оставаться в водоносных горизонтах в течение тысяч лет.

Испарение

Превращение воды из жидкого состояния в газообразное, при котором она перемещается с поверхности земли или водоемов в атмосферу. Источником энергии для испарения прежде всего является солнечное излучение. Общее количество испарения - около 505000 км³ воды в год.

Сублимация

Переход непосредственно из твердой фазы (снега или льда) в водяной пар.

Отложение

Это превращение водяного пара непосредственно в лед.

Адвекция

Движение воды - в твердом, жидком или газообразном состоянии - через атмосферу.

Конденсация

Превращение водяных паров в жидкие капли воды в воздухе, формирование облаков и тумана.

Испарение

Выход водяных паров из растений и почвы в воздух.

Просачивание

Поток воды горизонтально сквозь почву и горные породы под действием гравитации.

Круговорот воды в природе происходит благодаря солнечной энергии. 86% глобального испарения происходит с поверхности океана.

Круговорот воды в биосфере - это биогеохимический цикл, т.к. стоки несут ответственность почти за все перемещения эродированных осадков и фосфора от земли к водоемам.