И.Ф. Рассашко, О.В. Ковалева, А.В. Крук
Общая экология
Тексты лекций для студентов специальности 1-33 01 02 «Геоэкология». – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2010. – 252 с.

Раздел 3. Прикладная экология

Лекция 15. Экология гидросферы

15.1. Состав гидросферы и круговорот воды

Гидросфера включает (М.И. Львович, 1974): воды Мирового океана (на их долю приходится 97–98% воды), реки, озера, подземные воды, атмосферную и почвенную влагу, ледники. Общий запас воды на Земле равен 1,385 млрд. км³, а объем пресных вод составляет около 30 млн. км³ (2–3% от общего объема гидросферы).

Дуют ветры и вместе с ними на материк тянутся темные тучи, несущие дождь. Начинается большой круговорот воды – испарившиеся с поверхности океана водные массы, сконденсировавшись в облака, несутся на сушу. Здесь они выпадают то проливными, то моросящими дождями, то снегом, то градом. Проходя через атмосферу, капли воды захватывают и растворяют в себе кислород, углекислоту, различные минеральные вещества из загрязненных слоев атмосферы. До Земли доходит не химически чистая вода, а вода с большим или меньшим количеством минеральных веществ и газов, а также с бактериями, покоящимися спорами разных организмов. Дождевая или весенняя талая вода впитывается в почву, частично фильтруется, а то и обогащается различными растворимыми веществами минеральной и органической природы. В дальнейшем происходит поворот в круговороте – вода шаг за шагом движется обратно через родники, ручьи, реки в океан. Кроме большого круговорота воды, на материках непрерывно происходят малые круговороты. Вода, испаряясь с водных зеркал озер, с болот, лугов и лесов, собирается туманами и ложится росами на землю или выпадает небольшими дождями (рисунок 15.1).

И в малом, и в большом круговоротах велика роль водных организмов. Подземные воды, приближаясь к поверхности, все более и более населяются бактериями. Когда вода выйдет на поверхность и образует водотоки и скопления стоячей воды, она заселяется водорослями, высшими водными растениями, животными. Биологический фактор становится мощным аппаратом метаморфизации химического состава воды. В океанах, морях, поверхностных водах в результате действия бактерий, водорослей, животных многие вещества, принесенные реками и подземным стоком, превращаются в тела и раковины организмов, а после их смерти откладываются на дне, образуя осадочные породы.

Рисунок 15.1 – Круговорот воды в глобальном масштабе

Биологический круговорот воды. Животные находят необходимую для них воду в питье и пище. Растения используют атмосферную воду или берут ее из почвы. Живые существа выделяют воду с продуктами обмена, путем транспирации, легочного и кожного дыхания, при потении. Явления кожного дыхания нельзя путать с потением. Первое представляет собой подобие испарения, диффузию паров воды через роговидные слои кожи. У человека количество воды, выносимое таким образом с поверхности кожи и испаряемой, составляет более 0,5 л в сутки. При физиологическом процессе потения происходит испарение воды в результате работы потовых желез. Человек в умеренном климате в тени выделяет 1–1,5 л пота в сутки. Выделение паров воды при дыхании (0,3–0,4 л в сутки) у человека обеспечивает удаление углекислого газа, а с метаболической «отработавшей» водой удаляются из организма конечные продукты обмена, вредные вещества. Вода, выделяемая организмами, не теряется бесследно. Та ее часть, которая выделяется при дыхании и транспирации, возвращается непосредственно в атмосферу, а «отработанная» вода поступает в водоемы и почву. Необходимо указать и на воду, которая потребляется при фотосинтезе. Ежегодная потребность растений в воде при фотосинтезе составляет примерно 65  10¹⁰ т. Это значит, что количества воды, необходимого только для процесса фотосинтеза, достаточно на два миллиона лет. Такой срок совершенно незначителен с позиции геологической истории Земли. Однако запас воды непосредственно возобновляется, благодаря круговороту воды в природе. Вода в реках полностью меняется каждые 12 суток, а это значит, что при общем одновременном объеме рек 1,2 тыс. км³, за год сток речных вод составляет 36 тыс. км³. Для обновления паров атмосферы требуется 9 суток, но огромный объем воды в Мировом океане возобновляется медленно – каждые 2600 лет, подземные глубинные воды возобновляются в течение миллионов лет. Общий круговорот воды на Земле осуществляется за два миллиона лет. Круговорот воды можно образно сравнить с вечным двигателем, который ритмично и беспрерывно качает воду из океана на материки и обратно в течение сотен миллионов и миллиарды лет. Замечательной особенностью этого отработанного механизма является то, что он не только подает воду, но и очищает ее от всевозможных примесей. Таким образом, природа позаботилась о безупречном аппарате для снабжения водой всего живого на Земле.