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

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Все процессы, происходящие в окружающей среде, продуманы природой до мелочей. Один из таких процессов — это непрерывное действие круговорота воды.

Весь водный запас планеты находится в беспрестанном движении, обеспечивая тем самым более или менее равномерное распределение влаги. И если на уроках природоведения в школе, где мы впервые слышим о круговороте, он казался чем-то загадочным, и понять его назначение было сложно, то сейчас, столкнувшись с массой экологических проблем и вопросов, понимание становится гораздо глубже. В чем суть водного обмена, зачем он нужен и как влияет на нашу жизнь — обо всем этом мы поговорим далее.

Вечный процесс

Возраст нашей планеты оценивается учеными примерно в 4 миллиарда лет, не меньше. На заре своего развития Земля являла собой довольно пугающее зрелище: огромный раскаленный шар, состоящий из твердых пород.

В это время на всей ее территории происходила активная работа вулканов, что привело к выбросу газов, в том числе и водяных паров, в едва начавшуюся формироваться атмосферу. Этот процесс запустил процесс медленного остывания поверхности планеты, и в какой-то момент Земля охладилась настолько, что образовавшиеся запасы воды начали беспрестанно перемещаться, переходя из твердого состояния в жидкое, из жидкого — в газообразное, и так далее.

Весь водный мировой запас можно поделить на две части:

• Основной водный запас — это моря и океаны, насыщенные солью. Их объем составляет 97% от общего числа.
• Остальные воды — пресные, представляют всего 3%, при этом около 70% от этой части заключены в ледниках. Остальные источники пресной воды — это грунтовые воды, озера и реки, а также атмосферная влага.

Устоявшийся водный баланс обеспечивается непрерывной ее циркуляцией, получившей название мировой круговорот воды. Именно благодаря ему не только сохраняется устойчивое соотношение вод, но и сохраняется ее полный объем на планете.

Как и многие другие глобальные процессы, круговорот имеет гигантские масштабы. Так, каждую секунду на поверхность Земли выпадает около 16 миллионов тонн осадков. Их общий объем равен примерно 300 миллиардам литров жидкости в сутки.

Одновременно с этим такое же количество влаги возвращается в атмосферу за счет испарения. При этом моря и океаны испаряют больше воды, чем получают из осадков — баланс восстанавливается за счет рек, грунтовых и подземных вод. Так природа позаботилась о поддержании водного баланса на планете, который позволяет обеспечивать все организмы жизненно необходимой влагой.

Виды круговорота

О том, что любые процессы, происходящие на Земле, осуществляются сразу на нескольких уровнях, известно всем. То же самое касается и круговорота жидкости на планете, который можно рассматривать в трех измерениях: мировой (большой), океанический (малый), внутриконтинентальный. Рассмотрим все три уровня, чтобы понять не только их различия, но и степень взаимодействия.

1. Мировой (большой) круговорот. В него включены процессы испарения водяного пара над всей поверхностью Мирового океана. Воздушные массы захватывают пар и переносят его на участки суши. Здесь влага конденсируется и выпадает в виде привычных осадков — дождя или снега. Спустя какое-то время, когда влага проникает в грунтовые воды, а также реки, ручьи и озера, течение вновь возвращает испарившуюся жидкость в океан. Ценность этого процесса крайне велика: соленые воды океана, проходя этапы испарения и образования осадков, преобразуются в пресные; вода, загрязненная всевозможными примесями, проходит через естественную очистку.
2. Океанический (малый) круговорот. К данному типу относится процесс, затрагивающий все этапы преобразования воды лишь над поверхностью океана. То есть, вода из Мирового океана под действием тепла испаряется, превращаясь в водяной пар. Этот пар движется вверх, конденсируется и выпадает в виде осадков все в тот же океан. Малый круговорот воды не обеспечивает значительное преобразование соленой воды в пресную.
3. Внутриконтинентальный круговорот. Вся вода планеты не сосредоточена лишь в океанах, морях, реках и других водных источниках. Ее также достаточно и на суше, в почвах различных типов. Так, жидкость, испарившаяся из почвы, как с поверхности, так и в ходе внутрипочвенного испарения, впоследствии преобразуется в осадки и вновь выпадает все на ту же почву.

Каждый из перечисленных процессов, несмотря на определенную иерархию, связанную скорее с масштабностью их протекания, играет важную роль в поддержании водного баланса всей планеты. В конце концов, круговорот воды в природе воссоздан в миниатюре в каждом живом организме: мы пьем воду, которая затем поступает обратно вместе с отходами жизнедеятельности и потом.

Значение

Деятельность предприятий, вырубка леса, сельскохозяйственные работы, связанные с осушением и орошением земель, строительство водохранилищ и многое другое, что сотворили мы для собственного благополучия, сегодня сказывается на процессе круговорота не самым лучшим образом.

В первую очередь это связано с явлением парникового эффекта, который негативно сказывается на скорости испарения жидкости с поверхности Земли, приводит к таянию ледников и общему нарушению баланса. Такое влияние человека на процесс круговорота требует от нас четкого понимания, каково значение круговорота воды для планеты.

Процесс круговорота обеспечивает планету возможностью постоянно обновлять воду. В зависимости от источника жидкости это может занимать от нескольких дней до тысячелетий, но факт остается фактом: загрязненная вода способна очищаться, проходя через все этапы круговорота. Средние сроки обновления следующие:

• Влага в почве полностью обновляется в течение 1 год, в атмосфере — за 8-10 дней;
• Жидкость, находящаяся в твердом состоянии в ледниках, способна полностью обновиться лишь за 1600 лет; те ледники, которые располагаются ближе к полюсам и вовсе очищаются лишь в течение десятка тысячелетий;
• Воды Мирового океана полностью обновляются лишь спустя 3000 лет.

Эти несколько цифр названы не случайно. В ледниках сосредоточен основной запас пресной воды на планете. Их таяние, вызванное губительными действиями человека, приводит к нарушению климатических условий, сбоям в процессе круговорота и, в конечном счете, к нехватке пресной воды.

В то же время усиливающееся загрязнение воды, связанное с опасными выбросами производств, еще больше усугубляет ситуацию: оставшаяся доля пресной воды просто не успевает обноситься. Уже сегодня на планете ощущается острая нехватка воды, которая при сохранении нынешних темпов загрязнения вполне может перерасти в глобальную катастрофу.

Одним из обязательных условий для поддержания жизни на планете стало наличие воды. Все водные запасы Земли ни секунды не остаются в спокойном состоянии, наоборот — происходит безостановочный процесс, который ученые назвали круговорот воды на Земле. Этот механизм обеспечивает оптимальное распределение влаги, поддерживает климатические условия, но самое главное, он обеспечивает полное обновление воды.

К сожалению, современные исследователи отмечают все усиливающиеся сбои в этом процессе, которые связаны с деятельностью человека. Если не принять меры сейчас, последствия нарушений в круговороте способны привести к настоящей катастрофе.

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.

Со времени образования Земли на планете происходят процессы перехода химических соединений и элементов из одного состояния в другое. Это круговорот веществ в природе. Как он происходит и для чего нужен разберём в этой статье.

Быстрая навигация по статье

Они такие разные

Круговорот веществ на самом деле, по сути, является бесконечно повторяющимися циклами. Причём благодаря взаимодействию химических элементов и разнообразию химических соединений они никогда не повторяются в точности. Рассмотрим разные виды циклов, а также то, как замкнутый круговорот веществ влияет на развитие и существование нашей планеты.

Биогеохимический круговорот веществ

Какова роль энергии в круговороте? Первичный источник энергии для круговорота веществ в большинстве случаев — Солнце. Эта энергия вовлекается из космоса.

Круговорот веществ и энергии

Энергия, вырабатываемая организмами, преобразуется в тепло и утрачивается для экосистемы. В отличие от неё движение веществ происходит с помощью саморегулирующихся процессов с участием всех составляющих различных экосистем. Из более 95 элементов, встречающихся в природе, для жизни живых организмов нужны всего 40. В их числе самые важные и необходимые в огромных количествах четыре основных элемента:

1. кислород;
2. водород;
3. углерод;
4. азот.

Откуда же они берутся в необходимом размере? Например, азот забирается из атмосферы с помощью действующих азотфиксирующих бактерий, затем возвращается другими бактериями. Кислород, используемый различными организмами для дыхания, приходит в атмосферу благодаря фотосинтезу. Растения усваивают углекислый газ, вовлекая его в круговорот веществ. В важных процессах также участвуют углерод и водород.

В природе ничего не происходит просто так. Посмотрим на вулканы. Во время их извержения в атмосферу поступают различные газы, в том числе и азот. Это круговорот газообразных веществ.

В деятельности эволюции в биосфере с каждым циклом увеличивается число биологических компонентов. В последнее время немаловажную роль в этих процессах играет человек. Своей деятельностью он усиливает сложившийся тысячелетиями круговорот веществ и поток энергии в экосистеме. Это действует разрушающим образом на биосферу, сложившуюся на настоящий момент.

Раньше, когда на Земле только зарождалась жизнь, в атмосфере было больше углерода, кислорода же почти не было. Поэтому первые живые организмы были анаэробными. С течением длительного промежутка времени накапливался кислород, уменьшался процент углерода. Сейчас количество углекислого газа увеличивается. Этому способствует использование горючих ископаемых и уменьшение «лёгких планеты» — джунглей, лесов. Антропогенный круговорот веществ утрачивает свою замкнутость.

Исследуя, в каких поясах Земли наиболее активны круговороты веществ и энергии, учёные пришли к выводу, что более консервативны в этом плане тропические экосистемы. Изучая влияние человека на эти процессы, нужно говорить не о том, что люди своей деятельностью меняют то, что не должно меняться, а о том, что эта деятельность влияет на скорость изменений.

В описании круговорота веществ иногда выделяют восходящую часть и нисходящую. В процессе круговорота веществ содержащаяся в органических веществах энергия, переходя из одного состояние в другое, постепенно теряется. Это нисходящая часть. Когда вещества уже не могут служить источником энергии, они становятся материалом для новых клеток. Это восходящая часть кругооборота.

Большой и маленький

Есть два основных кругооборота. Большой геологический круговорот веществ начался с момента образования планеты. Цикл в нём может длится тысячи лет. Под воздействием внешних факторов разрушаются горные породы, их мельчайшие частицы остаются на суше, некоторая их доля с водой попадает в Мировой океан, где, в свою очередь, образуются новые напластования. Благодаря геотектоническим процессам, движению и изменению рельефа дна эти напластования опять оказываются на суше и всё начинается сначала. Геологический круговорот веществ обусловлен взаимодействием двух энергий: Земли и Солнца. Он возможен только при присутствии всех составляющих.

Малый круговорот веществ в природе — это всегда часть большого. Он называется биогеохимический круговорот веществ и проявляется только в границах биосферы, присутствуя во всех экосистемах. Во время него питательные вещества, углерод и вода накапливаются в растениях, затем расходуются на рост не только самих растений, но и на жизнедеятельность других организмов. Как правило, это животные, которые съедают растения — консументы. Продукты жизнедеятельности и распада этих животных под действием микроорганизмов опять разлагаются на минеральные компоненты и с помощью растений снова вовлекаются в оборот. В таких циклах участвуют все химические элементы, в первую очередь нужные для построения живых клеток.

Самый подвижный

Вода никогда не стоит на месте. Испаряясь с разных поверхностей, она накапливается в атмосфере для того, что бы выпасть на землю в виде осадков. При этом она постоянно меняет свою форму. Поэтому количество воды не меняется — идёт её постоянное обновление. Это кругооборот воды в природе. Он связывает между собой геологический и биотический круговорот веществ.

В биосфере вода, меняя своё состояние, проходит малый и большой кругообороты. Испарение с поверхности океана, конденсация в атмосфере и выпадение в виде осадков обратно в океан — это малый оборот. Когда часть водяного пара воздушными потоками переносится с океана на сушу, то эта вода участвует в большом кругообороте. Какая-то её часть испаряется и остаётся в атмосфере, остальная с ручьями, речками и грунтовыми водами попадает обратно в океан. На этом большой цикл завершается и начинается с начала.

Самый активный

В границах биосферы непрерывно происходит мгновенный обмен кислорода из воздуха с живыми организмами, что служит главным источником жизни. Он очень сложный, вступающий в различные комбинации минеральных и органических веществ. В настоящий момент развития биосферы наступил период, когда количество выделяемого кислорода практически равно поглощаемому количеству. Углерод в круговорот веществ включается благодаря, в том числе, и фотосинтезу. Синтез и его составляющие — основа обновления воздуха в биосфере.

Необходимый азот

Во время загнивания органических веществ часть находящегося в них азота преобразуется в аммониак, перерабатываемый обитающими в почве растениями обратно в азотную кислоту. Она вступает в микрореакцию с заключающимися в земле организмами и преобразуется в нитраты. Это — доступная для растений форма. Так образуется малый кругооборот азота.

Однако некоторое количество азота при гниении выделяется в атмосферу и образует свободный азот. Кроме этого такая форма появляется вследствие горения органических веществ, сжигания угля, дров.

Не дают нарушиться природному балансу азотобактерии. Некоторые из них живут на корнях растений семейства бобовых, образуя небольшие клубни. Выделяя из воздуха атмосферный азот, они преобразуют его в азотные соединения, которые переходят в растения. Позже растения трансформируют их в белки, жиры, углеводы и другие вещества. Так происходит кругооборот азота.

Используя растения, не давая им пройти стадию гниения, люди создают дефицит азота. Чтобы избежать этого человек научился вносить в почву азотные удобрения, тем самым возмещая природе утраченный баланс.

Незаменимая сера

Её значение в круговороте неоценимо. Сера служит источником энергии для серобактерий, без которых невозможна очистка вод. В природе эти бактерии широко распространены. Это важный компонент строительства многих видов белков. Круговорот веществ в земной коре также не обходится без серы. Вкладом серы в большой круговорот веществ являются питающиеся ею микроорганизмы, преобразующие аминокислоты. Основными антропогенными поставщиками серы в большой круговорот веществ выступают разлагающиеся растения и животные организмы. Они выделяют серный газ. Тем самым совершается кругооборот серы.

Биосфера

Все представители живой природы, в том числе и человек, образуют биомассу. Она постоянно меняется, участвуя в процессах, происходящих в окружающей среде.

Растения называют продуцентами, животных — консументами. Простейшие и другие микроорганизмы, разлагающие органику в неорганику, называются редуценты. Их ещё называют разрушителями.

Процесс разлагания — это деструкция органического вещества.

Разберём, какую роль играют в круговороте веществ представители разных групп и какова роль продуцентов:

• сине-зелёные бактерии и растения преобразуют солнечный свет в энергию химических связей. Таким образом происходит рождение органического вещества из неорганических элементов;
• всеядные существа, способные питаться растениями. К ним относится и человек. Они потребляют растения (органику), перерабатывая внутри себя, на выходе давая неорганику;
• плотоядные животные поедают растительноядных, органика также попадает в них, но не растениями, а в другой форме;
• высшие хищники, способные питаться плотоядными животными. Это последнее перемещение органики внутри живых организмов;
• простейшие, грибки и микроорганизмы, разлагающие останки живых существ. В ходе этого процесса они перерабатывают органику в неорганический вид — соли, воду, минералы и углекислый газ;
• все эти элементы снова используются растениями.

В круговороте веществ наибольшую роль играют микроорганизмы, разрушителей считают начальным звеном явления.

Как видно из этой схемы, консументы в процессе круговорота веществ в биосфере используют пищевые связи, важный компонент цепочки. Однако всё начинается с растений и заканчивается ими же.

Помимо замкнутого существует и и незамкнутый круговорот веществ.

Экосистемы

Кратко, экосистемы — это природные комплексы, образованные средой обитания и совокупностью организмов (биоценозов), живущих в ней. Они являются компонентом, обеспечивающим круговорот веществ в биосфере . Их изучением занимается наука, получившая название экология.

В этой сфере работают люди разных профессий. В настоящее время глобальный круговорот веществ нарушается действиями человека, за счёт разрушающей деятельности антропогенного воздействия.

Экосистемы в процессе своего развития проходят множество биохимических циклов. Причём, если цикл не замкнутый, то одна экосистема со временем может преобразоваться в другую. На эту ситуацию влияет кругооборот веществ в биоценозе.

Рассмотрим, как основан круговорот веществ и превращение энергии в экосистемах различного вида.

Луг

Различная растительность: трава, цветы, растения небольшого размера являются продуцентами. Летающие и ползающие насекомые питаются травой, пыльцой. Этими насекомыми питаются птицы. После их смерти останками занимаются редуценты, и продукты деятельности последних становятся составляющими элементами новых продуцентов, растений. Получается, консументы в экосистеме луга участвуют в круговороте веществ и превращениях органики в неорганическое вещество.

Озеро

Каждое озеро имеет свою экосистему. Продуцентом тут выступает планктон и ряска, которые помимо функции переработки органики наполняют воду кислородом. Консументов или потребителей очень много. Это рыбы, питающиеся растениями, ракообразные, головастики и личинки. За ними идут хищные рыбы и водоплавающие птицы. Рано или поздно часть из них оказываются на дне в виде останков и тут за них берутся мелкие беспозвоночные и бактерии, редуценты. Так как консументов в озерах значительно больше редуцентов, они не могут переработать все останки, оказывающиеся на дне. Получается незамкнутый круговорот веществ и поток энергии в экосистеме. Если кругооборот замкнут не полностью, то условия в экосистеме постепенно меняются. Именно поэтому небольшие озёра со временем превращаются в болота.

Круговорот веществ в аквариуме характерен такой же схемой.

Болото

Когда озеро начинает зарастать, у берегов появляется мох — сфагнум. С его появлением начинается круговорот веществ в болоте. Так как сфагнум плавает на поверхности, под ним образуется очень холодный слой воды без кислорода, в котором не могут существовать микроорганизмы. Веточки мха, отмирая, опускаются на дно, образуя торф. Толщина торфяной подушки достигает 5 метров – именно на ней живут обитатели болот. Так как круговорот веществ в болоте также не является замкнутым, через много-много лет болото превращается в лес, чем и объясняется постоянное образование, а затем зарастание болотин. Но пока этого не произошло, болото поддерживает уровень грунтовых вод и является необходимым компонентом в кругообороте веществ в биосфере.

Техногенный круговорот веществ

Отличие техногенного круговорота от биотического в том, что он всегда незамкнутый. Это, скорее, ресурсный цикл. На уровне жизни различных организмов в пределах биосферы это сказывается не лучшим образом. Например, скорость уменьшения объёма воды в таком цикле намного больше, чем в биотическом. То же можно сказать и о других расходуемых в процессе элементах. Эти данные зависят от уровня организации.

Заключение

Солнце — источник энергии, обеспечивающий круговорот веществ. Оно снабжает планету возобновляемой энергией, которая, в свою очередь, постоянно преобразуется. Есть множество циклов, которые изучаются учёными впервые. Даже зная принципы циклов кругооборотов, специалисты приходят к всё новым выводам и открытиям. Складывается впечатление что человек, не знает и десятой доли тех тайн природы, которые скрыты от его взгляда. От того, насколько быстро мы сможем эти тайны разгадать, зависит качество жизни будущих поколений. Главный вывод один: круговорот веществ и превращение энергии в экосистеме является залогом жизни на планете. Жизнь на Земле невозможна без круговорота.

Из статьи видно, какую роль выполняют круговороты веществ и энергии в географической оболочке и в биосфере. Поэтому, думаем, понятно, что организации живой природы нуждаются в защите человека.

Значение круговорота воды велико, так как он не только объединяет части гидросферы, но и связывает между собой все : , гидросферу, и . Вода во время круговорота может быть в трех состояниях: жидком, твердом, газообразном. Она переносит огромное количество веществ, необходимых для жизни на Земле.

Под действием солнечных лучей и суша нагреваются. В результате этого вода переходит из жидкого состояния в (пар) и поднимается вверх. Океан поставляет 86% влаги в атмосферу, и лишь 14% парообразной влаги образуется за счет испарений с суши. Вода, испаряющаяся с поверхности океана, является пресной. Таким образом, океан можно считать колоссальной фабрикой пресной воды, без которой невозможно существовать жизни на Земле. Известно, что с высотой температура в атмосфере понижается. Пары воды, встречаясь со все более холодными слоями воздуха, начинают остывать и образовывать . На суше испарение воды идет не только с поверхности ручьев, и озер. Пары воды попадают в атмосферу и в результате , и испаряются поверхностью растений.

Часто воды, испарившиеся с океана, возвращаются в него в виде осадков, которые выпадают из облаков, расположенных над морями и океанами. Другая часть облаков под воздействием переносится на материк. Там из них тоже могут выпадать осадки в жидком или твердом виде. Часть попадает в реки. Они, извиваясь и впадая друг в друга, в конечном счете несут воды в моря или в замкнутые водоемы типа или , восполняя их потери при испарении. Другая часть воды, выпавшая на землю в виде атмосферных осадков, просачивается вниз с поверхности суши и с стекает опять в Мировой океан или реки. Это очень важный этап в круговороте воды, так как он регулирует во времени. Если бы его не было, вода в реках была бы лишь в кратковременные периоды выпадения осадков или таяния снегов. Третья часть воды, выпавшая на землю в виде осадков, может проникать в , а оттуда по корням подниматься в верх растения и испаряться через листья. Этот этап круговорота очень важен для растений, так как с водой из почвы через корни поступают растворенные вещества, необходимые для жизнедеятельности растений. Питаться «всухомятку» растения не умеют.

Не вся вода возвращается с суши в океан одновременно. Дольше всего (на сотни и тысячи лет) задерживается она в и в глубоко залегающих .

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 перемещения воды из океана на сушу через атмосферу и с суши в океан называют мировым круговоротом воды в природе.

Существенную роль в круговороте воды в природе с недавних пор стала играть хозяйственная деятельность человека. Создание промышленности, распашка огромных территорий, осушение и земель, создание гигантских и плотин, расходование воды на различные хозяйственные нужды - все это в значительной степени 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, изменилось внутригодовое распределение стока. В результате изъятия воды из вод суши во многих районах мира возросло испарение, потому что именно на испарение идет значительная часть воды, изымаемой человеком из источников. Часть воды, которую потребляет человек и которая входит в состав производимой им продукции, надолго выпадает из всеобщего круговорота, поэтому ее называют «безвозвратно изъятой». Этот термин, конечно, достаточно условен, так как эта вода не исключается полностью, но ее возвращение может произойти с большой задержкой во времени и на совершенно другой территории. Многие отрасли расходуют безвозвратно сравнительно немного воды - не более 10%. Остальная вода после использования сбрасывается в водоемы в виде сточных вод. Они загрязнены и приводят в негодность во много раз больший объем чистой воды. Именно угроза загрязнения