Круговорот воды в природе. Почему возникает? Как происходит? Как смоделировать? Круговорот воды в природе Круговорот воды в природе гармония схема

Круговорот воды в природе

Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) - процесс циклического перемещения воды в земной биосфере . Состоит из испарения , конденсации и осадков .

На земле вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Без воды невозможно существование живых организмов. В любом организме вода является средой, в которой происходят химические реакции , без которых не могут жить живые организмы . Вода является самым ценным и самым необходимым веществом для жизнедеятельности живых организмов.

Понятие

Постоянный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью, состоящий из процессов испарения, передвижения водяного пара в атмосфере, его конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока, получил название круговорота воды в природе. Атмосферные осадки частично испаряются, частично образуют временные и постоянные водостоки и водоемы, частично - просачиваются в землю и образуют подземные воды.

Виды

Различают несколько видов круговоротов воды в природе:

1. Большой, или мировой, круговорот - водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная - очищается.
2. Малый, или океанический, круговорот - водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.
3. Внутриконтинентальный круговорот - вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадает на сушу в виде атмосферных осадков.

В конце концов, осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана .

Скорость

Скорость переноса различных видов воды изменяется в широких пределах, так и периоды расходов, и периоды обновления воды также разные. Они изменяются от нескольких часов до нескольких десятков тысячелетий. Атмосферная влага, которая образуется при испарении воды из океанов, морей и суши и существует в виде облаков, обновляется в среднем через восемь дней.

Воды, входящих в состав живых организмов, восстанавливаются в течение нескольких часов. Это наиболее активная форма водообменна. Период обновления запасов воды в горных ледниках составляет около 1 600 лет, в ледниках полярных стран значительно больше - около 9 700 лет.

Полное обновление вод Мирового океана происходит примерно в 2 700 лет.

За 10 миллионов лет фотосинтез перерабатывает массу воды равную всей гидросфере .

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Круговорот воды в природе" в других словарях:

круговорот воды в природе - Непрерывный процесс циркуляции воды на земном шаре, происходящий под влиянием солнечной радиации и силы тяжести. [ГОСТ 19179 73] Тематики гидрология суши EN hydrologic cycle DE Wasserkreislauf FR cycle hydrologique … Справочник технического переводчика

КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ - (влагооборот) непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды на земном шаре, обусловленный поступлением солнечник энергии и действием силы тяжести: вода испаряется с поверхности мирового океана и с суши, водяные пары переносятся воздушными… … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

Повторяющийся циклический процесс превращения и перемещения отдельных химических элементов и их соединений. Происходил в течение всей истории развития Земли и продолжается в настоящее время. Всегда имеет место определённое отклонение в составе и… … Географическая энциклопедия

Основная статья: Гидрология Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) процесс циклического перемещения вод … Википедия

- (влагооборот), непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды, происходящий под влиянием солнечной радиации и сил тяжести; часть круговорота веществ на Земле. Включает испарение воды с поверхности суши, рек, озёр, водохранилищ, морей, океанов,… … Географическая энциклопедия

Непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды на земном шаре, обусловленный солнечной энергией и действием силы тяжести: вода испаряется с поверхности Мирового океана и с суши, водяные пары переносятся воздушными течениями, конденсируются и… … Геологическая энциклопедия

На Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее выраженный циклический характер. Эти процессы имеют определённое поступательное движение, т. к. при так называемых циклических… … Большая советская энциклопедия

Вода Общие Систематическое наименование Оксид водорода Традиционные названия вода Химическая формула Н2O … Википедия

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ на Земле повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее циклический характер. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорот воды, газов, химических… … Большой Энциклопедический словарь

На Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее циклический характер. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорот воды, газов, химических элементов), которые не… … Энциклопедический словарь

Вода находится в беспрерывном движении. Она постоянно переходит из одного состояния в другое, перемещается в пространстве. Эти изменения называются круговоротом воды в природе. На этом уроке мы повторим те свойства воды, которые необходимы для осуществления круговорота, узнаем, как испаряется вода с различных поверхностей, как образуются облака и тучи, почему идет снег, град и дождь, куда исчезает вода под землей и почему общее количество воды на Земле остается неизменным. Поговорим о роли воды в природе.

Тема: Неживая природа

Урок: Круговорот воды в природе

Вода - самое большое богатство на Земле, ведь она - непременное условие жизни.

Рис. 1. Большой Барьерный риф. Кораллы, рыбы ()

Вода - талантливый художник природы, потому что именно водяной пар, рассеянный в воздухе позволяет нам воспринимать великолепие красок заката и восхода солнца.

Вода - искусный строитель, постоянно меняющий облик Земли.

Вода - главное вещество в природе, одно из ее чудес.

Обычно твердые вещества тяжелее, чем те же вещества в жидком состоянии. Например, кусочек железа тонет в расплавленном железе, а свинцовый кубик тонет в расплавленном свинце. Лед не тонет в воде. Если бросить кусочек льда в емкость с водой, он не утонет, а будет плавать на поверхности. При замерзании вода занимает больший объем, чем прежде; она расширяется, поэтому лед легче воды. Уже одного этого свойства достаточно, чтобы выделить лед, твердое состояние воды, из ряда твердых веществ как исключение.

Рис. 6. Лед плавает на поверхности воды ()

Еще одно замечательное свойство воды - это возможность пребывать одновременно во всех трех состояниях и переходить из одного в другое (из твердого - в жидкое, из жидкого - в газообразное и твердое и т.д.).

Рис. 7. Облако - водяной пар, капли воды и льдинки ()

В этом можно убедиться даже в бытовых условиях: на крышке кастрюли с кипящей водой есть капли воды - это водяной пар, который испарился с поверхности нагретой воды и охладился в воздухе, снова превратившись в воду. Если стряхнуть эти капельки в воду, со временем они снова превратятся в пар, а потом - опять в воду. Это - круговорот воды в кастрюле, стоящей на плите.

Рис. 8. Кастрюля с кипящей водой ()

В природе тоже происходит круговорот воды. Движущая сила перемещений воды - это солнечное тепло. Солнце нагревает воду, которая в природе находится повсюду - в реках, озерах, морях, океанах, почве, под землей; роса, туман и облака - это тоже туман. Вода есть во всех живых организмах. Солнце нагревает воду, и она испаряется с поверхности водоемов, почвы, растений. Например, летом лес испаряет влаги больше, чем озеро той же площади. Большую часть пара испаряет мировой океан. Вода в нем соленая, а та, которая испаряется с его поверхности - пресная. Таким образом, океан - мировая фабрика пресной воды, без которой жизнь на Земле невозможна.

Рис. 9. Круговорот воды в природе ()

Теплый водяной пар поднимается вверх, где температура воздуха значительно холоднее, 0 градусов, поэтому горные вершины всегда покрыты снегом и льдом. Вверху водяной пар охлаждается, превращаясь в мельчайшие капельки воды и льдинки.

Рис. 10. Круговорот воды в природе ()

Из них образуются облака,

которые ветер несет по небу, постепенно влаги становится все больше и больше, облака превращаются в тучи,

и вода возвращается на поверхность земли в виде дождя, снега и града.

Осадки выпадают далеко от того места, где испарилась эта вода.

На этом путешествие воды не заканчивается, она стекает с холмов и возвышенностей, образуя ручьи, которые питают реки, а реки впадают в моря и океаны, восполняя потери при испарении, откуда вода снова испаряется и все повторяется снова и снова.

Некоторая часть воды, выпавшей в виде осадков, просачивается сквозь почву до водоупорного слоя глины и выходит на поверхность в виде родников. Подземные (грунтовые) воды тоже стекают в реки и мировой океан. Это очень важная часть круговорота воды в природе. Если бы не было грунтовых вод, реки пересыхали бы и наполнялись водой лишь после дождя и таяния снега.

Рис. 16. Круговорот воды в природе ()

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

Корни деревьев впитывают капли воды с растворенными в ней минералами и полезными веществами, питая ствол и листья. Солнце нагревает листья, и влага испаряется с их поверхности.

Рис. 17. Капли воды на листьях ()

Так совершается беспрерывный круговорот воды в природе. Вода постоянно «путешествует», но при этом ее общее количество остается неизменным.

Назовем свойства воды, без которых круговорот воды в природе был бы невозможным:

1. Переход воды в газообразное состояние - испарение.

2. Переход воды из газообразного состояния в жидкое (конденсация) и твердое.

3. Текучесть воды.

Дождевая воды и снег - чистая природная вода, но, попадая на землю, она загрязняется веществами с ее поверхности.

Сброс сточных вод в водоемы - очень серьезная проблема загрязнения окружающей среды.

На следующем уроке мы подробнее поговорим об осадках, тумане и облаках.

1. Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 3. М.: Баллас.
2. Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 3. М.: ИД «Федоров».
3. Плешаков А.А.Окружающий мир 3. М.: Просвещение.

1. Элементы ().
2. Изучаем и сохраняем водоёмы ().
3. Знания - сила ().

1. Составьте короткий тест (4 вопроса с тремя вариантами ответа) на тему «Вода вокруг нас».
2. Проведите небольшой опыт: в кастрюлю с прозрачной крышкой налейте полстакана воды и оставьте на подоконнике так, чтобы ее нагревало солнечное тепло. Опишите, что будет происходить, объясните, почему.
3. *Нарисуйте движение воды в природе. Если нужно, сделайте подписи на своем рисунке.

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.

Это процесс, благодаря которому вода непрерывно перемещается между географическими , переходя из одного агрегатного состояния в другое. Без него невозможен рост растений, и существование жизни в привычном нам виде.

Почти вся (около 97%) вода Земли содержится в . Небольшое количество воды заперто в ледниках.

Схема круговорота воды в природе

Для упрощения понимания круговорота воды в природе, его разделяют на четыре основных этапа, показанные на рисунке схеме выше.

Этап №1 - Испарение

Туман над водой

Гидрологический цикл начинается в океане, где солнечное тепло превращает морскую воду в пар. Пар - крошечные капельки воды, которые летают в воздухе. Этот процесс называется испарением. Испарение воды из других водоемов и растений благодаря теплу также оказывает влияние на глобальный процесс круговорота воды во всем мире.

Этап №2 - Конденсация

Облака

Водный пар поднимается в небо, и поскольку температура воздуха понижается с высотой, он конденсируется. Так , которые мы часто видим на небе.

Этап №3 - Осаждение

Дождь

Ветер гоняет облака по небу, и когда они больше не могут удерживать накопленную влагу, то выпадают осадки, в виде дождя или снега.

Этап №4 - Накопление

Вода, которая опускается на землю с облаков позволяет растениям расти и дает нам питьевую воду. Большая часть воды стекает в озера и реки, и поступает обратно в океан. Затем процесс круговорота воды в природе начинается снова.

Круговорот воды в домашних условиях

Один из лучших способов узнать о круговороте воды - увидеть его в действии. Демонстрация может отображать все четыре этапа гидрологического цикла: испарение, конденсацию, осаждение и накопление. Хотя мы видим некоторые этапы водного цикла в нашей повседневной жизни, демонстрация этого процесса в контейнере обеспечивает его лучшее понимание. Опыт будет интересен не только школьникам, он также увлечет детей дошкольного возраста.

Ниже приведен простой способ создания искусственного круговорота воды в домашних условиях.

Возьмите большой пластиковой контейнер и на 1/4 заполните его горячей водой. (Горячая вода не является важным условием, но способствует быстрому испарению.) Добавьте несколько чайных ложек соли, чтобы имитировать соленость океанов. Поместите другой меньший контейнер внутрь большого контейнера с водой. Расположите меньший так, чтобы он находился выше, чем окружающая соленая вода, и оставался пустым. Этот контейнер в конечном итоге будет собирать осадки.

Плотно закройте контейнер прозрачной пленкой. Пленка играет роль облаков, парящих над Землей, и создает место для сбора конденсата. Наверх пленки уложите несколько кубиков льда. Лед охлаждает «облака», благодаря чему испаренная вода будет лучше конденсироваться.

Подождите, пока лед растает. Количество времени ожидания зависит от того, насколько горячая вода была в начале эксперимента, а также температуры в помещении. Это может занять от нескольких минут до часа. Через некоторое время вы должны увидеть конденсат под пленкой. Затем начнется осаждение. Через прозрачные стороны контейнера вы сможете увидеть крошечные конденсированные «капли дождя», которые будут капать в меньший контейнер. Это и будет осаждением.

С помощью нескольких простых шагов вы смогли создать круговорот воды в домашних условиях.

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 ...