Благодаря чему происходит мировой круговорот воды
Круговорот воды в природе
Окружающий мир невозможно представить без воды. Все живое на планете, будь то человек, растение или простейший организм, содержит в себе не менее 65% влаги. В год население земного шара потребляет 4000 млрд. м³ воды, но благодаря ее круговороту запасы ресурса не уменьшаются.
Что такое круговорот воды в природе
Круговорот водных ресурсов играет роль в поддержании всего живого на плане, ведь вода участвует в биохимических, метаболических процессах клеток всех живых организмов. Древнегреческие мыслители считали, что вода дороже золота, так как она жизненно необходима. Ни один человек не выживет без нее больше 7 дней.
Исследовательские центры изучают космос на наличие планеты с признаками жидкости, потому что там, где находится влага, есть жизнь.
Круговорот воды – это циклический процесс перемещения данного вещества между четырьмя оболочками Земли, в которых природный ресурс принимает различные агрегатные состояния: жидкое, твердое, газообразное.
Оболочки геосферы, в которых циркулирует основа жизни:
Процесс и схема круговорота воды
Способность изменять свое агрегатное состояние является основным элементом в схеме круговорота воды. В любом процессе необходима энергия, в данном случае источником энергии является Солнце.
Этапы гидрологического цикла:
Классификация
Различают большой, малый и континентальный круговороты воды в природе.
Большой (мировой)
В некоторых источниках его называют глобальным круговоротом. Начальное звено – мировой океан, на поверхности которого испаряется влага. Далее идет конденсация пара в облака, тучи. Воздушные массы движут скопления водяного пара на материк, попутно конденсат увеличивается в массе. Когда достигается критическое значение веса молекул, выпадают осадки, которые попадают в стоковые воды и направляются в океан.
Малый (океанический)
Ограничивается океаном, так как испарившаяся вода попадает обратно в мировой океан, не достигнув материка. Характерно, что количество выпавших осадков при этом типе значительно ниже, чем испарившейся влаги. На суше наблюдается обратная ситуация. На материке осадков выпадает больше, чем испаряется, но влага в конечном итоге уходит в океан.
Внутриконтинентальный
Характеризуется перемещением жидкости в пределах суши, когда испарившаяся влага выпадает в виде росы и дождя.
Скорость и время круговорота воды
Атмосферная влага в виде облаков и испарения обновляется каждые 8 дней. В живых организмах процесс обновления жидкости происходит еще быстрее: в организме человека каждые 5 часов, что считается самой быстрой формой водообмена. Обновление проходит через почки, которые являются своеобразным фильтром, избавляющим от лишней влаги.
Горные ледники обновляются с интервалом в 1500 лет, однако в связи с глобальным потеплением с каждым годом этот процесс ускоряется. Полярному льду для обновления требуется 10000 лет. Мировой океан проходит гидролитический цикл за 2400 лет.
Влияние круговорота воды на живую и неживую природу
Перемещение влаги между сферами Земли является связующим звеном, без которого невозможно существование жизни. Отсутствие приведет к дегидратации живых существ и их гибели. Не стоит забывать, что именно первый этап круговорота воды – испарение, обеспечивает человека питьевой водой.
В процессе круговорота переносятся необходимые микроэлементы, способствующие нормальному функционированию метаболических процессов организмов.
Круговорот влияет и на особенности климата определенной географической местности. Если бы водные ресурсы не перемещались по земному шару, то многие отдаленные от океана районы стали бы непригодными для существования живых организмов.
Человек также оказывает влияние на цикличное перемещение водных ресурсов. Из-за создания искусственных водоемов, водохранилищ, часть воды на долгое время выпадает из естественного круговорота.
Благодаря чему происходит мировой круговорот воды
Рассмотрим первооткрывателей этого процесса. О нем люди знали очень давно.
Сущность же и значение большого круговорота воды в природе впервые понял знаменитый английский астроном Эдмунд Галлей (1656—1742), дав ему название «Великое явление природы». Он первым рассчитал величину испарения с поверхности океана.
Большой вклад в изучение круговорота воды внёс российский учёный А.И. Воейков (1842—1916), слова которого «реки можно рассматривать как продукт климата » стали признанным положением.
Моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, на суше — положение обратное. Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом её общее количество остаётся неизменным.
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 водоемы, частично — просачиваются в землю и образуют подземные воды.
В процессе адвекции водяной пар перемещается с воздушными массами, пока, в конце концов, не оказывается в зоне с низкой температурой. Это вызывает конденсацию влаги в облаках. Облака продолжают перемещаться вместе с воздухом, в то время как сконденсированные капельки воды в них перемешиваются, слипаются и растут в размерах.
В итоге вода выпадает в виде осадков над сушей или океаном; при этом океан испаряет больше влаги в атмосферу, чем приобретает от осадков, а суша — наоборот, получает с осадками больше, чем с неё испаряется.
Большая же часть воды возвращается из атмосферы в виде дождя. Часть выпавших осадков перехватывается листвой растений, не достигнув почвы. Попав на сушу, вода перетекает по земле в виде рек, двигаясь к океанам.
Доля воды отводится из почвы, опять же, растениями.
Со временем вода возвращается в океан, чтобы продолжить круговорот.
Круговорот воды в природе — определение, схема, как происходит, значение
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.
Круговорот воды в природе — это …
Круговорот воды в природе — это непрерывное движение воды в гидросфере Земли. Про гидросферу Земли читайте в нашем отдельном материале Гидросфера — водная оболочка Земли.
Двигателем — донором энергии круговорота воды является Солнце, а главным «поглотителем» — акцептором энергии и поставщиком водяного пара в атмосферу Мировой океан.
Одним из главных факторов благодаря которому существует Круговорот воды в природе, является уникальная способность воды быть в естественных природных условиях в трех состояниях — твердом, жидком и парообразном.
Гидрологический цикл …
Какие водные ресурсы участвуют в круговороте воды
В круговороте воды участвуют все водные ресурсы Земли, за исключением вод связанных в кристаллических решетках минералов и вод, погребенных в глубинах крупных ледников, но и это исключение лишь временное.
В круговороте воды, в то числе, активное участие принимают ледники, которые концертируют в себе значительные объемы воды в твердом состоянии (лед). В дальнейшем, какая то часть этих «запасов» вновь возвращается в жидкое состояний.
Приведем точное определение из авторитетного источника.
Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
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 течениями, конденсируются и возвращаются в виде атмосферных осадков в океан (малый, или океанический круговорот) или на сушу, где часть их стекает через реки обратно в океан (большой круговорот). Кроме того, различают местный, или внутриматериковый, круговорот, при котором принимается во внимание вода, испарившаяся с поверхности суши и вновь выпавшая на сушу в виде атмосферных осадков.
Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии. — М.: Гостоптехиздат. Составитель: А. А. Маккавеев, редактор О. К. Ланге. 1961
Влияние человека
Круговорот воды является исключительно важным свойством гидросферы, так как только благодаря ему общее количество этой жидкости на Земле почти не уменьшается, делая ее возобновимым ресурсом. За последние пару сотен лет существенно возросло значение хозяйственной деятельности человека в круговороте воды. Динамичное развитие промышленности, бесконтрольная вырубка лесов, орошение и осушение земель, освоение обширных участков земли для сельскохозяйственных нужд, возведение огромных плотин, затопление больших территорий водохранилищами — все это мало повлияло на общий объем гидросферы, но сильно затронуло отдельные гидрологические процессы.
Изменился сток рек, значительная часть воды надолго выпадает из общего круговорота. Даже появился термин — безвозвратно изъятая вода. Она, конечно, не исключается полностью из водообмена, но может возвращаться с большой задержкой и на совершенно другое место. Сбрасывание в водоемы даже небольшого количества сточных вод приводит к загрязнению огромных объемов. Поэтому сейчас самым важным является вопрос водной экологии, а не ее физической нехватки.
Круговорот воды в природе — типы и классификация
Основные типы круговорота воды в природе
Описание темы для детей
Откуда берутся дождевые тучи, почему реки не пересыхают, может ли человек прожить без воды — все эти вопросы рано или поздно возникают у любого ребенка. Дошкольникам такую сложную вещь, как водообмен, нужно объяснять кратко, лучше в игровой форме. Обязательно обратить внимание, что правильное название — именно круговорот, а не водоворот воды в природе. Чтобы было понятнее, сначала желательно рассказать о каждой стадии явления и познакомить с такими определениями: конденсация, испарение, перенос воды, осадки.
Форму подачи информации можно выбрать соответственно характеру и интересам ребенка. Например, придумать или найти в интернете сказку о приключениях принца Капитошки и его подружек капелек. Если ребенок хорошо воспринимает наглядную картинку, можно нарисовать или распечатать схематический лэпбук по этой теме или сделать своими руками макет из подручных материалов.
А еще лучше вместе поставить интересный эксперимент. Чтобы создать элементарную модель круговорота понадобятся: большой полиэтиленовый пакет на застежке или стеклянная банка, цветные водостойкие маркеры, скотч и собственно вода. Для красоты в нее можно добавить акварельной краски или пищевого красителя. Можно приступать к опыту:
С банкой опыт можно продолжить, понаблюдав за изменением уровня воды в ней при закрытой или открытой крышке. Ребенку постарше можно рассказать, что мир в закрытой банке — простейшая модель замкнутой системы, каковой, собственно, и является наша планета.
Обновление водных ресурсов в результате круговорота воды
В природе происходит постоянное обновление всех водных ресурсов и «круговорот воды» принимает в этом процессе самое, что ни на есть активное участие.
В разных источниках указываются несколько различные значения среднего времени обновления водных ресурсов, поэтому, автор рекомендует читателю, при необходимости, более тщательно изучить этот вопрос. Ниже указаны опорные значения, которые могут стать для вас отправной точкой:
Круговорот воды в природе является жизненно важным для всей нашей планеты. К большому сожалению, деятельность человека оказывает существенное влияние на отдельные звенья этого процесса, что приводит к катастрофическим последствиям, таким как наводнения, паводки, засухи…
Виды круговоротов
Химические вещества, которые доступны для живых организмов в биосфере, ограничены. Поэтому только цикличность процессов позволяет жизни непрерывно существовать и развиваться на протяжении миллиарда лет.
Различают три круговорота:
Геологический или большой круговорот происходит под воздействием солнечной, гравитационной и внутренней энергии планеты, излучения. Организмы не принимают в нем участия. Он работает на протяжении всей геологической истории планеты.
После появления первых живых организмов на планете запустился биологический круговорот – его еще называют малым. Он представляет собой непрерывный процесс превращения элементов и веществ.
Биотический круговорот ограничен границами биосферы. Для растений и животных наиболее важны биогенные циклы воды, углерода, фосфора, азота, серы.
Совокупность биологических и геологических процессов составляет биогеохимический цикл.
Антропогенный круговорот – следствие вмешательства человека. Здесь есть две составляющие: одна из них связана с биологической природой человека, вторая – с его деятельностью.
Значение Круговорота воды в природе
Значение Круговорота воды в природе для всей нашей планеты трудно переоценить.
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.
Общие сведения о воде
Редуценты и их функции
Обменный фонд элементов, из которого обеспечивают свои потребности большинство организмов, может пополняться двумя путями:
Резервный и обменный фонды
В биологическом круговороте веществ участвуют 30-40 элементов периодической системы. Некоторые из них, включая углерод, азот, кислород, нужны организмам в значительных количествах, другие – в самых минимальных.
Необходимые вещества практически никогда не бывают распределены в природе равномерно, нередко они находятся в малопригодной форме. Элементы, участвующие в процессе круговорота веществ, могут быть в составе одного из двух фондов:
Первый обладает значительной массой, но практически не связан с биосферой. Второй – имеет меньший объем, но непосредственно связан с живыми организмами и энергично взаимодействует с ними. Газообразные вещества имеют резервный фонд в воде и атмосфере, а элементы осадочного цикла – в коре.
Значение и суть циклов
Биогеохимический цикл – это сложный комплекс перемещения различных веществ в биосфере и других геологических оболочках. Такие циклы обеспечивают постоянство биосферы, дают возможность для ее саморегуляции.
Любой подобный цикл не замкнут полностью – обратимость основных химических элементов составляет примерно 95%. Несбалансированный круговорот веществ – одна основных особенностей подобных циклов, которая имеет планетарное значение.
Солнце – главный источник энергии, обеспечивающий круговорот веществ. Это основная движущая сила биогеохимических циклов.
Большой круговорот перераспределяет элементы между биосферой и глубокими слоями планеты. Он связан с вулканической активностью, перемещением огромных воздушных и водных масс, процессами разрушения пород.
Важнейшим фактором, влияющим на перемещение веществ и превращение энергии, являются живые организмы.
Растения-автотрофы, используя энергию фотосинтеза, превращают неорганические соединения в органические, которые затем используют консументы и деструкторы. Биологический круговорот приводит к перемещению и перераспределению огромного количества химических веществ.
За миллиарды лет эволюции живые организмы существенно изменили облик планеты. Они насытили атмосферу кислородом и азотом, создали огромные осадочные отложения, изменили ландшафты, образовали почву.
Денитрификация
Денитрификация — это процесс освобождения связанного азота посредством его восстановления с участием бактерий денитрификаторов. Например:
C6H12O6 + 8HNO2 — 6CO2 + 10H2O + 12N2 + 2394 кДж/моль (1.3)
Денитрификация идет в анаэробных условиях, т.е. в отсутствие кислорода как на суше (43 млрд т/год), так и в море (40 млрд т/год) с образованием 83 млрд т азота в год. На суше бактерии активны в почвах, богатых соединениями азота и углерода, особенно в навозе.
Несмотря на потери связанного азота из-за денитрификации (83 млрд т/год), в биосфере идет его накопление в количестве около 92 — 83 = 9 млрд т/год. Причина излишка — производство человеком избыточного количества азотных удобрений. Таким образом, круговорот азота нарушен на 10%, что становится опасным, так как вода загрязняется нитратами. Человечество ожидают новые осложнения из-за быстрого увеличения количества азотсодержащих отбросов в связи с резким возрастанием народонаселения и поголовья скота.
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.
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 экосистеме озера
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.
Круговорот воды в природе
Круговорот воды – это важнейший процесс, происходящий на нашей планете, который обеспечивает жизнь всем живым существам, начиная от мелких животных и растений, заканчивая человеком. Вода необходима для существования всем без исключениям организмам. Она принимает участие во многих химических, физических, биологических процессах. Водой покрыто 70,8% поверхности Земли, и она составляет гидросферу – часть биосферы. Водную оболочку составляют моря и океаны, реки и озера, болота и грунтовые воды, искусственные водоемы, а также вечная мерзлота и ледники, газы и пары, то есть к гидросфере относятся все водные объекты, пребывающие во всех трех состояниях (газообразном, жидком или твердом).
Значение круговорота
Значение круговорота воды в природе очень велико, так как благодаря данному процессу происходит взаимосвязь и полноценное функционирование атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы. Вода – источник жизни, дающий всему живому шанс на существование. Она переносит важнейшие элементы по всей Земле и обеспечивает полноценную жизнедеятельность всем организмам.
В теплое время года и под воздействием солнечного излучения вода начинает превращаться в пар, преобразовываясь во второе состояние (газообразное). Жидкость, поступающая в воздух в виде пара, является пресной, поэтому воды Мирового океана называют «фабрикой пресных вод». Поднимаясь выше, пар встречается с холодными потоками воздуха, от чего преобразуется в облака. Довольно часто испарившаяся жидкость возвращается в океан в виде осадков.
Ученые ввели понятие «Большого круговорота воды в природе», некоторые называют данный процесс Мировым. Суть заключается в следующем: жидкость собирается над водами океана в виде осадков, после чего часть перемещается на континенты. Там осадки выпадают на землю и с помощью сточных вод возвращаются в Мировой океан. Именно по такой схеме происходит преобразование воды из соленой в пресную и наоборот. Своеобразная «доставка» воды может осуществляться при наличии таких процессов, как испарение, конденсация, выпадение осадков, стоки воды. Рассмотрим подробнее каждый этап круговорота воды в природе:
В совокупности вышеуказанные этапы составляют круговорот воды в природе. Состояние жидкости постоянно меняется, при этом выделяется и поглощается тепловая энергия. Человек и животные также принимают участие в столь сложном процессе, поглощая воду. Негативное влияние со стороны человечества вызвано развитием разных сфер промышленности, создания плотин, водохранилищ, а также уничтожением лесов, осушением и орошением земель.
В природе также существуют малые круговороты воды: континентальный и океанический. Суть последнего процесса заключается в испарении, конденсации и выпадении осадков непосредственно в океан. Аналогичный процесс может происходить на поверхности земли, что принято называть континентальным малым круговоротом воды. Так или иначе, все осадки, независимо от того, где они выпали, непременно возвращаются в воды океана.
Так как вода может быть жидкой, твердой и газообразной, скорость передвижения зависит от её агрегатного состояния.
Виды круговорота воды
Условно можно назвать три вида круговорота воды:
Таким образом, круговорот воды – это процесс, в результате которого вода изменяет состояние, очищается, насыщается новыми веществами. Круговорот позволяет функционировать всем формам жизни. Из-за того, что вода постоянно пребывает в движении, она охватывает всю поверхность планеты.
Схема круговорота воды в природе
