Оглавление
Введение
Часть 1. Мировой океан
Часть 2. Среда обитания
Заключение
Список использованной литературы
/>Введение
Все живое веществона нашей планете на 2/3 состоит из воды. Вода участвует в большинстве биохимическихреакций. Так, например, бактерии на 81% состоят из воды, а их споры на 50%, тканичеловека содержат до 70% воды, кровь даже 79%, а лимфа 96%.
Без кислорода жизньвозможна (анаэробные организмы), без воды нет. Академик В.И. Вернадский считал,что «вода и живое вещество — генетически связанные части организованности земнойкоры», а немецкий физиолог Э.Д. Раймон писал: «Жизнь — это одушевленнаявода».
Подавляющая частьвод неоднократно проходит через живые организмы в результате обмена веществ. Поэтомувсе воды биосферы (по крайней мере 99% их) являются биогенными, образовавшимисяза счет либо космогенных вод, поступающих на Землю из окружающего ее пространства,либо эндогенных, поступающих из глубин Земли. Вод, образовавшихся в результате деятельностичеловека, относительно немного.
Суша и вода распределяютсяпо поверхности Земли неравномерно: большая часть суши сосредоточена в северном полушарии,в южном преобладает водная поверхность. Из общей площади поверхности Земли 510 млн.км2 на долю суши приходится всего 149 млн. км2 или 29%. Остальные361 млн. км2 или 71% заняты поверхностью Мирового океана. Суммарная площадьвсех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади, ледников — около 10%.
Пространство Земли,покрытое водами океанов и морей, представляет собой непрерывную водную оболочку,называемую Мировым океаном. Из общей площади поверхности Земли 510 млн. км2на долю суши приходится всего 149 млн. км2, или 29%. Остальные 361 млн.км2, или 71%, заняты поверхностью Мирового океана. Суммарная площадьвсех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади, ледников — около10%.
Таблица 1.1 Суммарныезапасы поверхностных вод. Вид запасов воды Объем Доля, % От общего запаса От запаса пресной воды Запасы воды в озерах 104 000 2,82 - В том числе пресные 27 500 0,72 1,78 Запасы воды в руслах рек 200 0,005 0,01 Запасы воды ледниках 12 956 0,35 0,86 В том числе горные 1 171 0,03 0,70
Такое огромное количество воды в различных ее состояниях не случайно.Рассмотрим же, что из себя представляют поверхностные воды нашей планеты, а главноекаково их влияние на жизнь организмов и на всю планету в целом.
/>/>/>Часть 1. />/>Мировой океан
Пространство Земли, покрытое водами океанов и морей, представляетсобой непрерывную водную оболочку, называемую Мировым океаном. Мировой океан расчленяетсушу на отдельные материки, острова и архипелаги. Мировой океан в свою очередь разделенматериками на отдельные, сообщающиеся между собой части.
Часть Мирового океана,расположенная между отдельными материками и отличающаяся своеобразной конфигурациейбереговой линии и особенностями подводного рельефа, отражающего историю формированияданного участка земной коры, называется океаном. Основными признаками океановявляются самостоятельная система течений и атмосферной циркуляции и структура водныхмасс с характерным пространственным и вертикальным распределением океанологическихэлементов. По этим признакам Мировой океан условно подразделяют на четыре части:Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны. Границы океанов отчетливовыражены лишь береговыми линиями суши, омываемой ими. Морские же границы носят донекоторой степени условный характер./>/>Моря.
Часть океана, вдающаясяв сушу и сообщающаяся с прилежащим океаном или морем свободно, через проливы, илиотделенная островами, их грядами, подводными поднятиями (порогами), называется морем.Географическое положение, условия водообмена с океаном, характер рельефа дна и очертанийбассейна наряду с общими климатическими и гидрометеорологическими условиями районаопределяют структуру водных масс данного моря и их режим. Моря подразделяют по различнымпризнакам: условиям водообмена и степени изоляции от океана, происхождению, характеруводообмена и гидрологического режима и т.д.
Наибольшее распространениедо настоящего времени имеет классификация Шокальского, по которой моря разделяютсяна окраинные, средиземные и межостровные. Окраинные моря располагаются по окраинамматериков и больших островов, средиземные — между материками или внутри них. В соответствиис этим средиземные моря подразделяются на межматериковые и внутриматериковые. Межматериковыеморя отличаются обычно большими размерами и большими глубинами, внутриматериковые,напротив, относительно невелики и неглубоки. Межостровные моря располагаются междуостровами и архипелагами. Окраинные моря вдаются в материки и от океана отделяютсягрядами островов, иногда полуостровами. Свободное сообщение окраинных морей с океанамиобусловливает зависимость физических и динамических процессов, а также режима водот воздействия океана. Примерами окраинных морей могут служить моря Северное, Лаптевых,Восточно-Сибирское, Чукотское, Восточно-Китайское и др. Средиземные моря имеют затрудненнуюсвязь с океанами. В результате влияния материков соленость их вод, температура идругие характеристики сильно отличаются от соседних участков океана. Одно из самыхзначительных морей этого типа — Средиземное (межматериковое). К числу межматериковыхморей относятся также моря австрало-азиатские и американские. Внутриматериковыесредиземные моря вдаются целиком в один материк. Таковы моря Белое, Балтийское,Гудзонов залив. К числу межостровных морей относятся Коралловое море и др./>/>Водный и солевой баланс.
Изменения соленостив различных районах Мирового океана зависят от физико-географических, гидрометеорологическихи океанологических факторов. Наибольшее значение имеют: испарение с поверхностиморя, выпадение осадков, приток материковых вод, процессы ледообразования и таянияльдов. Кроме того, большое значение имеют и динамические факторы — вертикальноеперемешивание слоев и горизонтальный перенос водных масс течениями. Приток пресныхвод с материков, выпадение осадков, приток менее соленых вод из соседнего районаокеана или моря, а также процесс таяния льдов опресняют морские воды, понижая ихсоленость. Процессы испарения и ледообразования, сопровождающиеся выпадением солейв рассол, а также приток более соленых вод, вносимых течениями, повышают соленость.Изменения всего комплекса этих процессов во времени и в пространстве определяютпространственное и вертикальное распределение солености, сезонные, многолетние идругие изменения ее. Солевой баланс морей и океанов связан с изменением компонентовводного баланса.
Приходную частьводного баланса составляют атмосферные осадки, выпадающие на поверхность моря, пресныеводы, приносимые реками, воды от таяния морского льда и, наконец, приток воды изсоседнего водоема. Расходную часть водного баланса этого же объема воды составляютпотери воды на испарение, на образование льда и отток воды в соседние водоемы. Длянекоторых морей учитывается расход воды на просачивание через дно. В морях большоезначение имеет и водообмен с соседним морем или океаном.
Все перечисленныефакторы определяют режим и изменения солености вод океанов и морей. Так как соленость- наиболее консервативное, установившееся свойство вод Мирового океана, то можноговорить и о балансе солей. Приходная часть солевого балансаслагается изпоступления солей: а) с материковым стоком, б) с атмосферными осадками, в) из недрЗемли в виде продуктов дегазации мантии, г) при растворении пород на дне океанови морей.
Расход солей происходитпри: а) выпадении солей в осадок, б) выкристаллизовывании солей из рассола солевыхячеек льда при низких температурах (до — 55°С), в) испарении морской воды в районахс жарким климатом в закрытых и полузакрытых морях, г) выносе солей при разбрызгиванииводы ветром и других менее эффективных процессах.
Из всех компонентовприхода и расхода солей наибольшее значение имеют приток с материковым стоком ииз недр Земли за счет дегазации мантии, а также выпадение солей из морской водыв осадок, компенсирующие друг друга. Общее количество солей, растворенных в морскойводе, достигающее примерно (47-56) * 1015 т, настолько велико, что изменения,связанные с приходом и расходом, а также влиянием различных факторов, не отражаютсяна общем солевом составе морской воды.
В течение длительныхотрезков времени — геологических эпох — солевой состав вод Мирового океана можносчитать установившимся. Это связано с тем, что приход солей балансируется расходоми, кроме того, количество солей, поступающих или выпадающих из состава морской воды,настолько незначительно по сравнению с солевой массой, находящейся в ее растворе,что требуются очень большие промежутки времени (200000-160000 лет) для того, чтобысоленость изменилась на 0,02-0,01%0./>/>Тепловой режим океанов и морей.
Основной источниктепла, получаемого поверхностью Мирового океана, — это прямая и рассеянная солнечнаярадиация. Часть ее отражается водной поверхностью, часть излучается в атмосферуи межпланетное пространство. Морские воды, соприкасаясь с атмосферой, обмениваютсяс ней теплом. Если вода теплее воздуха, то происходит отдача тепла в атмосферу,если же вода холоднее, она получает некоторое количество тепла в процессе теплообмена.Большое количество тепла море теряет на испарение. Известно, что на испарение каждогограмма воды затрачивается свыше 2,43105 Дж/кг (580 кал). Отсюда нетруднопредставить, какое большое количество тепла теряют поверхностные слои океана, например,в области пассатов, где испарение очень велико.
В высоких широтахнагревание и охлаждение морской воды связано с ледовыми явлениями. В осенне-зимнийпериод при образовании льда всегда выделяется скрытая теплота ледообразования, котораязатрачивается на нагревание воды и воздуха над ней. Весной при таянии льда происходит,наоборот, охлаждение воды и воздуха.
Дополнительным источникомтепла могут служить речные воды. Наконец, большая роль в распределении и изменениитемпературы вод океанов и морей принадлежит материкам, господствующим ветрам и особеннотечениям.
На поверхности разделаокеан — атмосфера, а также в толще воды непрерывно происходят процессы, изменяющиетепловое состояние вод. Некоторые из этих процессов сопровождаются выделением теплаи приводят к повышению температуры воды, другие приводят к потере тепла и понижениютемпературы. Соотношение количеств тепла, поступающего в воду и теряемого ею в результатевзаимодействия различных тепловых и динамических процессов, называют тепловым балансом.Соотношение между приходной и расходной частями теплового баланса различно в отдельныхчастях Мирового океана и значительно меняется с течением времени./>/>Течения.
Происхождение морских течений и их классификация. Поступательныегоризонтальные движения водных масс, связанные с перемещением значительных объемовводы на большие расстояния, называют течениями. Течения возникают под действиемразличных факторов, таких, как ветер (т.е. трение и давление движущихся воздушныхмасс на водную поверхность), изменения в распределении атмосферного давления, неравномерностьв распределении плотности морской воды (т.е. горизонтальный градиент давления водразличной плотности на одинаковых глубинах), приливообразующие силы Луны и Солнца.На характер движения масс воды существенное влияние оказывают также вторичные силы,которые сами не вызывают его, а проявляются лишь при наличии движения. К этим силамотносятся сила, возникающая благодаря вращению Земли — сила Кориолиса, центробежныесилы, трение вод о дно и берега материков, внутреннее трение. Большое влияние наморские течения оказывают распределение суши и моря, рельеф дна и очертания берегов.Классифицируют течения главным образом по происхождению. В зависимости от сил, ихвозбуждающих, течения объединяют в четыре группы:
1) фрикционные (ветровые и дрейфовые),
2) градиентно-гравитационные,
3) приливные,
4) инерционные.
Течения, возникающиепри участии сил трения, — это ветровые течения, вызванные временными и непродолжительнымиветрами, и дрейфовые, вызванные установившимися, действующими длительное время ветрами.В ветровых течениях не создается наклона уровня, дрейфовые же течения приводят кнаклону уровня и появлению градиента давления, которые определяют возникновениев прибрежных районах глубинного градиентного течения.
Градиентно-гравитационныетечения возникают вследствие наклона физической поверхности моря, вызванного различнымифакторами, — это плотностные, бароградиентные и стоковые течения. Первые создаютсягоризонтальным градиентом плотности, возникающим вследствие перераспределения поляплотности. Бароградиентные течения вызываются изменениями в распределении атмосферногодавления, которые приводят к наклону уровня в областях повышенного давления и повышениюего в области пониженного давления. Стоковые течения создаются в результате наклонаповерхности моря, вызванного притоком береговых вод, атмосферными осадками, испарением,притоком вод из другого бассейна или оттоком вод в другие районы. Наконец, могутвозникать компенсационные течения вследствие нарушения равновесия за счет убылиили оттока вод из одного бассейна в другой под влиянием сгонно-нагонной циркуляциии других факторов.
Приливные течения возникают под действием приливообразующих силЛуны и Солнца.
Инерционные течения- это остаточные течения, наблюдающиеся после прекращения действия всех возбуждающихдвижение факторов. На частицы воды в инерционных течениях действуют только две уравновешивающиеодна другую силы — Кориолиса и центробежная. Инерционные течения наблюдались в Балтийскомморе, в Черном, Средиземном и др.
Течения подразделяютсяпо степени устойчивости, расположению, физико-химическим свойствам, характеру движения.
По устойчивостивыделяют постоянные, периодические и временные (случайные) течения. Постоянные- это течения, сохраняющие средние значения скорости и направления длительное время.Они заметно изменяют свои характеристики от сезона к сезону, но почти не изменяютих от года к году. К ним относятся Гольфстрим, Куросио, пассатные и др.
Периодические — течения, меняющие свои элементы во времени с определенным периодом (муссонные, приливные).
Временные течениявозникают под влиянием временных интенсивных ветров, резких внезапных измененийдавления атмосферы, выпадения осадков.
По расположениювыделяют течения поверхностные, глубинные, придонные, прибрежные, открытого моря.
По физико-химическимсвойствам течения могут быть теплые, холодные, опресненные, осолоненные, нейтральные.Влияние теплых и холодных течений на ход многих физических явлений, особенно наклимат Земли, огромно. Подразделение течений по физико-химическим свойствам относительно.Теплые и осолоненные течения имеют температуру и соленость выше, чем местные, окружающиеих воды, холодные и опресненные — ниже.
По характеру движениятечения подразделяют на прямолинейные, криволинейные, циклонические и антициклонические.
В природных условияхне существует течения какого-либо одного происхождения, а имеет место комплексныйпоток, сочетающий различные типы течений.
Течения в морях.Течения в морях формируются под влиянием тех же факторов, которые возбуждаютокеаническую циркуляцию. Однако местные физико-географические условия, особенностирельефа дна и водообмен с соседними морями или океаном определяют региональные особенноститечений в морях. В средиземных и окраинных морях формирование течений происходитразлично. Например, течения в Норвежском, Гренландском и Баренцевом морях, входящиев систему течений Северного Ледовитого океана, тесно связаны и с течениями Атлантическогоокеана, а также с атмосферными процессами, господствующими над акваторией этогорайона.
В Балтийском мореповерхностное течение, вызванное обильным притоком речных вод, в зависимости отнаправления ветров усиливается или ослабевает. При преобладании ветров с юго-западанаблюдается круговорот вод против часовой стрелки: вдоль южных берегов на восток,вдоль восточных на север. Течения Черного и Азовского морей связаны с господствующимиздесь ветрами.
Весьма распространеныв морях стоковые и сточные течения. Дрейфовое Карибское течение приносит большоеколичество воды в Мексиканский залив, куда вливается обильный сток Миссисипи. Избытоквод в этом заливе создает мощное сточное Флоридское течение через одноименный пролив.Обь — Енисейское течение в Карском море, Ленское — в море Лаптевых представляютсобой типичные стоковые течения, возникающие в результате стока огромных масс водрек Сибири — Оби, Енисея и Лены.
В морях, где развитыприливные явления, обычно хорошо выражены приливные течения, иногда превалирующиенад всеми остальными. Так, например, интенсивные приливные течения наблюдаются вБелом море, в Японском, Охотском, Северном и др./>/>Реки./>/>Река, ее притоки, речная система.
Рекой называетсяводный поток, протекающий в естественном русле и питающийся за счет поверхностногои подземного стока речного бассейна.
Атмосферные осадки не сразу попадают в реки. Сток их осуществляетсясначала в виде временных потоков, возникающих в период таяния или выпадения дождей.Сливаясь вместе, они дают начало постоянным потокам — сначала ручьям, малым речкам,а затем рекам. Водность рек увеличивается притоком подземных вод, дренируемых речнымируслами. Реки выносят свои воды в океаны, моря или озера. Река, впадающая в одиниз таких водоемов, называется главной рекой, а реки, впадающие в нее, — ее притоками.Совокупность всех рек, сбрасывающих свои воды через главную реку в море или озеро,называется речной системой или речной сетью.
Реки, озера, болота,балки, овраги данной территории составляют гидрографическую сеть этой территории.Таким образом, речная сеть есть часть гидрографической сети.
Различают притокиразличных порядков. Реки, впадающие непосредственно в главную реку, называются притокамипервого порядка, притоки этих притоков — притоками второго порядка и т.д. Американскийгидролог Хортон предложил другую систему классификации притоков. Хортон называетрекой первого порядка или элементарной рекой реку, не имеющую притоков, рекой второгопорядка — реку, принимающую притоки только первого порядка, и т.д. Таким образом,чем больше номер главной реки, тем более сложный характер носит речная система этойреки. В этом несомненное достоинство предлагаемой Хортоном системы.
Речная система характеризуетсяпротяженностью рек, их извилистостью и густотой речной сети.
Таблица 1.2 Количествои протяженность речной сети. Категория длин рек, км Количество Суммарная длина Самые малые 500 280 228 895 Всего: 2 963 418 9 647 864
Под протяженностьюпонимается суммарная длина всех рек, составляющих данную систему. Длина рек измеряетсяпо карте возможно более крупного масштаба. Извилистость реки характеризуется коэффициентомизвилистости. Этот коэффициент определяется для отдельных участков реки и представляетсобой отношение расстояния по прямой линии между начальным и конечным пунктами участкак длине реки на этом участке.
Густота речной сетихарактеризуется коэффициентом густоты, представляющим собой отношение суммарнойпротяженности речной сети на данной площади к величине этой площади. Коэффициентгустоты речной сети выражается в км/км2. Густота речной сети зависитот ряда природных факторов: рельефа, геологического строения местности, свойствпочв, климата, в особенности от количества осадков и условий их стока. Немаловажнаяроль принадлежит также историко-геоморфологическим факторам./>/>Водоразделы.
Линия на земнойповерхности, разделяющая сток атмосферных осадков по двум противоположно направленнымсклонам, называется водоразделом. Весь земной шар можно разделить на две основныепокатости, по которым воды стекают с континентов в Мировой океан: Атлантическуюи Тихоокеанско-Индийскую. Водораздел между этими двумя покатостями называется Мировымводоразделом. Водоразделы между периферийными областями и областями внутреннегостока называются внутренними водоразделами. Линии на земной поверхности, разделяющиеобласти суши, сток с которых направлен в различные океаны или моря, называются водоразделамиокеанов и морей. Водоразделы, отделяющие части суши, сток с которых направлен вте или иные речные системы, называют речными водоразделами или водоразделами речныхбассейнов.
В горных районахводоразделы обычно хорошо выражены и проходят по вершинам горных хребтов. На равнинахводоразделы нередко выражены неясно, и определить их точно бывает трудно.
Реки собирают водыне только с поверхности земли, но и из верхних слоев литосферы (подземные воды).В соответствии с этим различают поверхностные и подземные водоразделы. Поверхностныеи подземные водоразделы не всегда совпадают./>/>Речной бассейн. Водосбор.
Часть земной поверхности,включающая в себя данную речную систему и отделенная от других речных систем водоразделами,называется речным бассейном этой системы. Поверхность суши, с которой речная системасобирает свои воды, называется водосбором или водосборной площадью бассейна. В большинствеслучаев площади бассейна реки и водосбора совпадают. Но иногда водосборная площадьбывает меньше площади бассейна. Это наблюдается в тех случаях, когда внутри бассейнаимеются либо площади внутреннего стока, либо площади, с которых стока не происходитвовсе.
Речные бассейныотличаются друг от друга размерами и формой. Основной морфометрической характеристикойречного бассейна является его площадь, выражаемая обычно в квадратных километрах.
Бассейны рек нередкоотличаются значительной асимметрией, что имеет большое значение для формированияводного режима реки. При асимметрии бассейна в главную реку будет поступать припрочих равных условиях различное количество воды с правой и левой частей водосбора./>/>Исток, верхнее, среднее и нижнее течение, устье.
Истоком называется место на земной поверхности, где русло рекиприобретает отчетливо выраженные очертания и где в нем наблюдается течение. Рекаможет образоваться из слияния двух рек. Тогда за начало реки принимается место слиянияэтих рек.
Нередко на равнинахреки берут начало из болота. Иногда из одного болота вытекают ручьи и речки, принадлежащиек разным речным системам. Многие реки вытекают из озер, и в этом случае исток рекивыражен вполне отчетливо (Нева, Свирь, Ангара и др.). Иногда, сравнительно редко,из одного озера вытекают две реки, принадлежащие к различным системам. Это наблюдаетсяв том случае, если озеро расположено на высокогорном плато, на водораздельном пространстве.Иногда ручьи и речки берут начало из родников. В горных районах, там, где развитооледенение, многие реки вытекают из ледников.
Течение рек можноразделить на три части, имеющие обычно более или менее общие черты для разных рек:верхнее, среднее и нижнее течение. В верхнем течении река обычно отличается большимиуклонами и в соответствии с этим большими скоростями. В этой части течения река,как правило, энергично размывает свое русло. В средней и нижней частях течения уклоныводной поверхности и скорости течения уменьшаются, эрозионная деятельность потокаослабевает. В средней части река проносит транзитом продукты размыва, принесенныесверху. В нижнем течении происходит по преимуществу аккумуляция продуктов размыва,поступивших из верхних частей речного бассейна. Иногда на отдельных участках рекапод влиянием особенностей рельефа теряет указанные черты, характерные для верхнего,среднего и нижнего течения.
Место, где рекавпадает в другую реку, озеро или море, называется устьем реки. Иногда вследствиезатрат на испарение и отчасти фильтрацию в грунт, слагающий русло, реки заканчиваются«слепыми устьями». Так называются участки, где такие реки прекращают своетечение. В результате разбора воды на орошение многие реки заканчиваются в нижнемтечении рядом ирригационных каналов, веерообразно расходящихся в разные стороны./>/>Речная долина и русло реки.
Реки обычно текутв узких вытянутых пониженных формах рельефа, характеризующихся общим наклоном своеголожа от одного конца к другому и называемых долинами. Элементами речной долины являются:дно, или ложе, долины, тальвег, русло реки, пойма, склоны долины, террасы и бровка.Дно, или ложе, долины — наиболее пониженная часть ее. Тальвег — непрерывная извилистаялиния, соединяющая наиболее глубокие точки дна долины. Дно долины в продольном направлениипересекается речным руслом, представляющим собой эрозионный врез, образованный воднымпотоком. Часть дна долины, заливаемая высокими речными водами, называется поймой.Склоны долины редко бывают ровными. На них часто образуются располагающиеся уступамина некоторой высоте над тальвегом более или менее горизонтальные площадки, называемыеречными террасами. Пойма представляет собой нижнюю террасу. Линия сопряжения склоновдолины с поверхностью прилегающей местности называется бровкой. Строение речныхдолин, их форма, размеры оказывают большое влияние на ряд гидрологических процессов,происходящих в них, на свойства реки и особенности ее режима. Большая или меньшаякрутизна склонов долины способствует ускорению или замедлению стока поверхностныхвод с них в русло реки, усилению или ослаблению процессов размыва поверхности склоновдолины, а, следовательно, и поступлению продуктов размыва в речное русло. Мощныеаллювиальные отложения, скопившиеся в долинах рек, являются вместилищем грунтовыхвод и тем самым оказывают влияние на питание рек грунтовыми водами.
Размеры и формарусла сильно меняются по длине реки в зависимости от ее водности, строения долины,характера пород, слагающих русло. Морфологические особенности русла могут быть охарактеризованыпри помощи плана русла с нанесенными на нем изобатами, или горизонталями, и поперечногопрофиля русла. Сечение русла вертикальной плоскостью, перпендикулярной направлениютечения, называется водным сечением потока. Часть площади водного сечения, где наблюдаютсяскорости течения, называется площадью живого сечения. Та же часть площади водногосечения, где течение практически отсутствует, называется площадью мертвого пространства./>/>Озера и водохранилища.
Озерами называютсякотловины или впадиныземной поверхности, заполненные водой и не имеющиепрямого соединения с морем.
Размеры озер колеблются в весьма широком диапазоне. Согласноприведенному определению, к озерам могут быть отнесены и такие крупные водоемы,как Каспийское и Аральское моря, а также сравнительно небольшие временные скопленияводы в понижениях местности, образующиеся, например, в период весеннего снеготаяния.
Иногда, в отличие от текущих вод (рек), озера определяют какводоемы с замедленным стоком или с замедленным водообменом.
При наличии котловиныобразование озера произойдет в том случае, когда приток воды в это углубление будетпревышать потери на фильтрацию и испарение.
Искусственно созданноеозеро называется водохранилищем. Если водохранилище имеет небольшие размеры, егоназывают прудом. Иногда прудами называют мелководные естественные озера, на площадикоторых распространена водная растительность.
Таблица 1.3 Количествои суммарная площадь озер*.
Размеры озер, км2 Количество Суммарная площадь Менее 1 2 814 727 159 532 1 — 10 36 896 87 075 10 — 100 2 958 55 913 Более 100 185 185 920 Всего: 2 854 766 488 440
· без Каспийского и Аральского моря/>/>Типы озер по характеру котловин.
Несмотря на большоеразнообразие встречающихся в природе озер, среди них могут быть выделены определенныетипы, имеющие сходство по ряду признаков. Прежде всего можно выделить определенныетипы озер в зависимости от условий образования озерного ложа.
По характеру котловин,послуживших основой для образования озера, можно выделить озера плотинные, или запрудные,котловинные и смешанные.
Плотинные озераобразуются в том случае, когда долина перекрывается в каком-либо месте обвалом,ледником, наносами т.п.; в эту группу входят и искусственные озера — водохранилища.Среди плотинных озер можно выделить речные, долинные и прибрежные.
Речные озерамогут возникать как временные образования в результате резкого снижения стокаотдельных рек в сухое время года; в этом случае реки нередко обращаются в цепочкуозер, лежащих в долине и отделенных друг от друга сухими участками русла. Другимтипом речных озер являются так называемые пойменные озера. Этот тип озернепосредственно связан с процессом образования стариц, возникающих вследствие прегражденияотдельных рукавов реки грядой наносов и образования рекой нового русла.
Долинные озерамогут возникать в горах от завалов. Озера завального происхождения образуютсявследствие закупорки узкой долины продуктами разрушения их склонов.
Прибрежные озерабывают двух типов: лагуны и лиманы. Лагуны возникают в том случае, когдамелководные заливы, или бухты, отделяются от моря наносными песчано-глинистыми валами,или косами. Лиманы представляют собой затопленную морем устьевую часть долины.
Моренные озераобязаны своим происхождением деятельности ледников, особенно мощных ледниковыхпокровов четвертичного периода, которые погребали под собой огромные пространства.После отступления (таяния) и исчезновения такого ледникового щита на его месте осталсяобломочный материал, который переносил с собой ледник: глина, песок, щебень, крупныеглыбы горных пород и т.д. Большое скопление этого материала (так называемой морены)в одних местах и незначительное в других создает рельеф, отличающийся холмистостью,непрерывным и частым чередованием возвышенностей и понижений, причем понижения обычнобывают замкнутыми. Заполненные водой, они образуют моренные озера круглой или неправильнойформы, со многими ответвлениями и заливами.
Карстовые озерапредставляют собой результат химической (растворяющей) деятельности подземныхи поверхностных вод. Вынос растворенных веществ, а также тонких глинистых частиц(суффозия) может привести к образованию подземных пустот и оседанию кровли над этимипустотами, что обусловит появление воронок на поверхности земли; если эти воронкибудут заполнены водой, на их месте возникнут карстовые озера.
Своеобразной разновидностьюкарстового типа озер являются термокарстовые озера, возникающие в результатезаполнения водой углублений на поверхности земли, образующихся в областях развитиявечной мерзлоты вследствие таяния подземных пластов или линз льда. Таяние этогольда не только способствует образованию озерной котловины, но и в значительной мерепоставляет воду для заполнения котловины.
Дефляционныеозера располагаются в котловинах, созданных в результате процесса выдувания,и в понижениях между барханами и дюнами.
Многие котловинныеозера возникают в результате вулканических и тектонических процессов. Тектоническиепроцессы обусловливают появление котловин огромных размеров. Поэтому тектоническиеозера обычно глубоки. Примерами могут служить озера Иссык-Куль, Байкал, Севани др. Вулканические озера возникают либо в кратере потухшего вулкана, либов углублениях на поверхности лавового потока, образовавшихся при его застывании,либо в долине реки вследствие перегораживания ее потоком лавы./>/>Элементы водного баланса.
Водный баланс озеранепосредственно определяется процессами притока и расхода воды. Приход воды в озероосуществляется путем поверхностного и подземного притока и выпадения атмосферныхосадков на его поверхность.
В некоторые периодыпополнение запасов воды в озере может происходить за счет конденсации водяного парана его поверхности. Существенное влияние на водный баланс небольших озер, особеннов степных районах, оказывают скопления снега, переносимого ветром, в зарослях тростника,растущего по берегам.
Расходование поступающейв озеро воды происходит путем испарения с поверхности озера, поверхностного и подземногостока из него.
По условиям формированияводного баланса озера можно разделить на две основные группы: сточные и бессточные.
Озеро будет бессточным,если поступающая в него вода полностью расходуется на испарение. Если приток превышаетпотери на испарение, то с течением времени котловина переполняется, а излишек водыстекает, образуя реку./>/>Основные особенности гидрологического режима водохранилищ.
Интенсивное использованиеводных ресурсов связано с созданием водохранилищ различных размеров, позволяющихнакапливать воду в период избытка речного стока и использовать ее затем для выработкиэнергии, водоснабжения, орошения полей, повышения глубин рек в межень и др.
Водохранилища взависимости от их морфологических и гидрологических особенностей можно разделитьна несколько групп. Так, по величине напора, создаваемого плотиной, среди крупныхводохранилищ можно выделить:
1) равнинные с напором15-35 м;
2) предгорные снапором 50-100м;
3) горные с напорому плотины 200 м и более.
Обычно водохранилищарасполагаются в долинах рек. Это так называемые русловые (речные) водохранилища.В условиях широких долин русловые водохранилища приобретают ясно выраженные чертыискусственных озер.
Иногда в системуемкостей, регулирующих сток рек, включают естественные озера, в которых накапливаютдополнительные запасы воды путем возведения плотин в истоке реки, вытекающей изозера. В этом случае образуются озерные водохранилища.
В искусственно создаваемых водоемах сразу после их возникновенияначинают проявляться характерные для них гидрологические закономерности, не всегдаи не во всем соответствующие развитию этих процессов в естественных озерах.
Условия водообмена. Особенностьюводохранилищ является их относительно большая проточность по сравнению с озерамитакой же площади. Вследствие повышенной проточности наблюдаются более высокие скоростипостоянных течений. Даже в таком крупнейшем водохранилище, как Рыбинское, заменаводы в пределах сливной призмы в среднем осуществляется примерно дважды в течениевесны. Полная смена воды в пределах этого водохранилища в среднем осуществляетсяв течение годичного периода.
Сравнительно быстраясмена водных масс обеспечивает большее выравнивание температуры в водохранилищах,чем обычно наблюдается в озерах, а это в свою очередь приводит к меньшему нагревуповерхностных слоев воды по сравнению с теми условиями, которые имели бы место наозерах той же площади, расположенных в однородных климатических условиях.
Формированиеберегов. С созданием водохранилищ коренному переформированию подвергаются затапливаемыеречные долины, особенно в береговой зоне водохранилища. Процессы, происходящие приформировании берегов водохранилищ, весьма существенно отличаются от тех, которыенаблюдаются в береговой зоне озер.
Береговая областьозер в течение многолетнего периода существования в условиях достаточно размываемыхгрунтов приобретает пологие очертания. Ветровые волны, воздействуя на берега озер,выносят в глубь озера более мелкие частицы грунта, делают откос более пологим исоздают отмостку из крупных фракций грунта; эти частицы грунта создают защитныйслой, предохраняющий берег озера от дальнейших разрушений. Указанный процесс, продолжаясьвесьма длительный период, приводит к созданию береговой зоны, являющейся относительноустойчивой при данных условиях ветрового волнения, уклона склонов и размеров частицверхнего слоя грунта.
Таким образом, естественныеозера в условиях равнинного рельефа имеют такие берега, на которых уже не происходятинтенсивные процессы размыва. Имеющиеся движения твердых частиц, образующих берег,обычно приводят к их перемещению в береговой зоне без существенного сноса в глубиннуюобласть.
После создания водохранилищветровые волны, достигающие иногда высоты 3 м, сразу начинают интенсивно размывать склоны речной долины, которые до этого не соприкасались с водой и имели профиль,сформированный в условиях отсутствия постоянного воздействия воды. Внезапное нарушениеусловий существования склонов речных долин, превращаемых в берега водохранилищ,приводит к стремительному одностороннему их преобразованию. Можно сказать, что береговаязона озера находится в пределах уже развившегося процесса, а береговая зона водохранилищнаходится в стадии преобразования. В процессе преобразования береговой зоны водохранилищдаже в течение одного летнего сезона могут происходить обрушения берегов на расстояниинескольких десятков метров от первоначального положения. При этом высота откосовможет достигать 40-60 м и более. Общая зона разрушения береговой области до моментаобразования более или менее устойчивых береговых очертаний может достигать нескольких(двух-трех) километров.
В условиях водохранилищ,создаваемых подпором больших рек, основным фактором, определяющим процесс формированиябереговой области, является ветровое волнение. Скорости течения, определяемые транзитнымирасходами воды, в больших водохранилищах малы для того, чтобы создать значительныеразмывы берегов. При движениях воды, связанных с действием ветра, в том числе исгонно-нагонных, так или иначе связанных с волнением, создаются скорости, способныеразмывать берега и дно, перемещать большие массы грунта.
Под действием указанныхпричин первоначальный берег, линия профиля которого разрушается. Продукты разрушенияотлагаются вниз по откосу в виде подводной береговой отмели или береговой платформы.Рост береговой отмели и разрушение берега продолжаются, постепенно затухая, до техпор, пока отмель не образует надежную защитную полосу, выполненную на поверхностииз достаточно крупных частиц грунта, в пределах которой волны теряют значительнуючасть своей энергии и перестают действовать разрушающе на берега./>/>Ледники./>/>Условия и процесс возникновения ледников.
Сувеличением высоты местности температура воздуха постепенно падает и на некоторойвысоте, различной для каждого географического района, осадки уже выпадают тольков виде снега. Выпадающий снег, скапливаясь в течение длительного периода, постепеннопревращается в ледяные зерна, которые затем образуют сплошной ледниковый лед. Граница,выше которой снег не стаивает полностью даже летом из-за недостатка тепла, называетсяклиматической снеговой линией.
Ледник — это масса льда с постояннымзакономерным движением, расположенная главным образом на суше, существующая длительноевремя, обладающая определенной формой и значительными размерами и образованная врезультате скопления и перекристаллизации различных твердых атмосферных осадков.
Главнымисточником питания ледников являются твердые атмосферные осадки, скапливающиесяна дне и склонах котловин, в которых начинается ледник. Процесс накопления твердыхосадков, очевидно, может осуществляться только в том случае, когда количество тепла,поступающее в том или ином районе на земную поверхность, оказывается недостаточным,чтобы выпадающий снег мог полностью растаять.
Такимобразом, можно сказать, что существованию ледников должен благоприятствовать сыройклимат с отрицательными температурами. Обильная влажность воздуха — основной источникатмосферных осадков. Отрицательная температура необходима для того, чтобы осадкимогли выпадать в твердом виде. При отрицательной средней температуре лета ежегодносоздается некоторый запас нерастаявшего снега, накапливание которого со временемсоздает значительные его массы. Формирование запасов снега может происходить и приположительных средних температурах некоторого периода лета, но при условии, еслиэтот теплый период является непродолжительным./>/>Фирн. Ледниковый лед, его свойства.
Твердыеатмосферные осадки, накапливаясь в отрицательных (вогнутых) формах рельефа, испытываютсо временем значительные преобразования. Свежевыпавший снег под действием солнечноготепла оттаивает с поверхности, а ночью вновь замерзает, покрываясь тонкой ледянойкорочкой — настом. Часть талой воды просачивается внутрь снежной массы итам отвердевает в виде крупинок, зерен и пленок, обволакивающих снежинки. По меренакопления снега его нижние пласты под давлением верхних делаются плотнее и переходятв пузырчатую серо-белую массу, состоящую из подвергшихся первоначальному переформированиюпод действием замерзания и оттаивания снежинок и ледяных зерен и называемому фирном.Периодическое выпадение снега обусловливает характерное слоистое строение фирна,причем толщина слоев колеблется в довольно широких пределах — от нескольких миллиметровдо десятков сантиметров. Фирн, имеющий плотность 0,3-0,5, все более уплотняясь поддавлением вышележащих слоев, переходит в белый фирновый лед с плотностью 0,85, азатем в чистый, прозрачный, собственно ледниковый лед голубого цвета плотностью0,88-0,91.
Важноезначение в процессе переформирования снега в лед и в образовании ледников имеетсвойство льда срастаться в одну глыбу вследствие отвердевания жидкой пленки, заключенноймежду отдельными кусками льда, приведенными в соприкосновение. Указанное свойствоназывают режеляцией. Благодаря режеляции происходит слияние двух ледниковыхпотоков в один, фирновые зерна смерзаются в плотную ледяную массу, заплывают трещиныв ледниках и т.д. Другим важным свойством льда является пластичность, т.е. способностьего течь под влиянием непрерывно действующей силы. Под влиянием тяжести и в силуприсущей ему пластичности лед, образовавшийся под покровом фирнового поля, начинаетстекать вниз по склону горы или дну долины. Выползая из-под фирнового покрова, ледникопускается ниже снеговой линии. Таким образом, ледник может быть разделен на двечасти: верхнюю, где преобладает накопление снега и льда (фирновый бассейн или бассейнпитания), и нижнюю, где происходит стаивание ледника (область стока, область абляции,язык ледника)./>/>Типы ледников.
Ледникив зависимости от климатических условий и рельефа отличаются большим разнообразием.Наиболее характерные их типы следующие:
1)ледники горных склонов,
2)долинные ледники,
3)ледники горных вершин,
4)сложные ледниковые комплексы.
1.На склонах горных хребтов или отдельных гор часто встречаются так называемые висячиеледники. Эти ледники не приурочены к каким-либо резко выраженным понижениям рельефа.Они почти никогда не спускаются к подошве горы, а висят высоко, словно приклеенныевсей своей массой к склону. Ледники, занимающие на склонах гор нишеобразные углубленияс крутыми стенками и плоским дном, называются каровыми или мульдовыми.
2.Долинные ледники образуют наиболее характерную группу. Свойства этих ледников изученылучше, чем ледников других типов. Ледники этого типа занимают более или менее значительнуючасть долины, верхняя часть которой, расширенная в виде чаши, служит бассейном длянакопления твердых атмосферных осадков, а участок, расположенный ниже области накоплениятвердых осадков, является каналом истечения льда, вместилищем ледникового языка.Долинный ледник, состоящий из одного ледяного потока, называют простым, если жеон имеет боковые притоки, его называют сложным. Простые долинные ледники характерныдля Альп, поэтому их иногда определяют как альпийский тип. Среди простых ледниковвыделяют особый тип, называемый туркестанским, питание которого происходит главнымобразом за счет снежных лавин. Среди сложных ледников выделяют древовидный тип,образующийся в условиях обильного питания, когда на склонах главной долины возникаютбоковые ледники, спускающиеся в главную долину.
3.Среди ледников горных вершин особую категорию составляют переметные ледники, расположенныена двух противоположных склонах горного хребта и соединяющиеся своими верхними частямина седловине в гребне этого хребта. В некоторых горных странах, где гребни гор имеютдовольно обширные горизонтальные или слабо наклоненные в одну сторону площадки,при соответствующих климатических условиях образуются ледники плоских вершин. Особыйморфологический тип оледенения составляют ледники вулканических конусов, которые,заполняя углубление на вершине потухшего вулкана, лучеобразно спускаются во всестороны по бороздам и трещинам, заложенным в склонах горы. Для слабо расчлененныхнагорий, имеющих характер массивов с волнистой поверхностью, характерны ледникискандинавского, или норвежского типа. В условиях указанного рельефа образуются обширныеснежные и фирновые поля, от которых отделяются ледниковые языки.
4.В арктических и антарктических областях встречаются почти все перечисленные вышеформы оледенения, смыкающиеся друг с другом и покрывающие большие пространства материкови островов в полярных широтах. Такие материковые ледники, образующие сложные ледниковыекомплексы, мало возвышаются над уровнем моря, и нередко их языки спускаются непосредственнов море, где обламываются, давая начало ледяным плавучим горам, или айсбергам./>/>Движение ледников. Морены.
Движениеледников представляет собой достаточно сложный, еще не вполне выясненный процесс.Как и в речном потоке, движущей силой здесь является сила тяжести. Многочисленныенаблюдения и специально поставленные опыты показали, что течение ледника сходнос течением водного потока. Скорость движения льда в результате трения его о склоныдолины постепенно уменьшается от середины ледника к краям. Вследствие различногосопротивления скорость также убывает от поверхности ледника к его дну. Всякое сужениедолины вызывает увеличение скорости движения ледника в этом месте, всякое расширениеснижает скорость. Уменьшение скорости движения ледника наблюдается также на участкеот выхода его из-под фирнового поля до конца ледника. Скорость движения ледниковколеблется в значительных пределах, оставаясь, однако, во всех случаях достаточномалой. Так, материковый лед движется со скоростью 20-30 м в год.
Вовремя движения ледника в нем могут возникать поперечные и продольные трещины. Поперечныетрещины образуются при наличии в ложе ледника резких уступов, а продольные — вследствиерастекания льда в стороны при переходе ледника из более узкого участка долины врасширенный и различной скорости движения по оси ледника и у берегов.
Впроцессе движения ледники выносят в устье долины продукты разрушения горных породи оказывают существенное влияние на ложе и на препятствия, встречающиеся по пути.Все продукты разрушения горных пород — от крупных каменных глыб до мелкой пыли,- попавшие в тело ледников и движущиеся вместе со льдом, принято называть мореной.Морены, участвующие в перемещении ледника, называются движущимися, а те из них,которые прекратили движение, — отложенными.
Движущиесяморены в соответствии с их положением в леднике разделяются на поверхностные, внутренниеи донные. Поверхностные морены возникают в результате скопления на поверхности ледникаобломков горных пород со склонов долины. В образовании поверхностей морены участвуеттакже пыль, сметаемая ветром с окрестных горных склонов. Валы, образующиеся из обломочногоматериала по краям ледника, носят название боковых морен. Поверхностная морена обычносостоит из угловатых обломков неправильных очертаний. Внутренняя морена формируетсяиз материала, попавшего сперва на поверхность, а затем поглощенного ледником. Нижняя,или донная, морена образуется из материала, оторванного ледником от своего ложа,а также в результате опускания части поверхностной и внутренней морены. Материал,образующий донную морену, характеризуется окатанностью форм: резкие углы камнейсглажены, валуны покрыты царапинами и штрихами.
Весьморенный материал ледник переносит к своему концу, где нагромождает его в виде вала,располагающегося поперек долины — это конечная морена.
Воздействиеледника на ложе и на препятствия, встречающиеся на пути его движения, выражаетсяв том, что ледник шлифует горные породы, стирает и перетирает обломочный материали в более мягких породах выпахивает глубокие борозды./>/>Таяние ледников.
Ледник,опустившись ниже снеговой линии, под влиянием притока тепла начинает таять. Основнуюроль в процессе таяния играют климатические факторы. Таяние поверхности ледникавызывается непосредственным нагреванием льда солнечными лучами, нагреванием теплымвоздухом, действием дождей и теплом, излучаемым окружающими ледник склонами гор.Вследствие резкого колебания температур в горах в течение суток таяние ледниковс поверхности особенно сильно выражено в дневные часы. С наступлением ночи и холодныхпасмурных дней таяние резко уменьшается.
Притоктепла к леднику осуществляется не только с его поверхности, но и со стороны дналожа, вызывая таяние льда. Это подледниковое таяние играет, конечно, меньшую рольи распространяется только на ближайший ко дну слой ледника.
Сохранениеледникового языка ниже снеговой линии в течение длительного времени при непрерывномтаянии льда возможно только в случае постоянного поступления новых масс льда. Еслиэто поступление равно таянию, то в положении крайней линии ледника не замечаетсяперемен. Если льда поступает больше, чем может растаять и испариться, то размерыледникового языка увеличиваются, он делается длиннее и спускается ниже по долине- ледник наступает. В противном случае происходит обратное: масса ледника уменьшается,язык становится короче, как бы отодвигаясь вверх по долине, — ледник отступает.Указанные колебания ледника вызываются изменением условий таяния и поступления массльда и могут совершаться как в течение сезона, так и в более длительные периодывремени./>/>Болота.
Болото — участокземной поверхности, характеризующийся обильным застойным или слабо проточным увлажнениемверхних горизонтов почвогрунтов, на которой произрастает специфическая болотнаярастительность, приспособленная к условиям обильного увлажнения и недостатка кислородав почве. Если мощность отложившегося торфа такова, что корни основной массы растенийдостигают подстилающего минерального грунта, то в этом случае избыточно увлажненныеучастки суши относятся к заболоченным землям или к болотам в начальной стадииих развития.
В связи с тем, чтоусловием, определяющим существование на избыточно увлажненных территориях тех илидругих растительных ассоциаций, является в первую очередь водный режим, указанноеразличие между заболоченными землями и болотами в последующей стадии их развитияимеет и гидрологическое значение. Помимо определения болота как гидрологическогообъекта, имеются определения, в которых болото рассматривается как объект добычиторфа, т.е. с точки зрения наличия или отсутствия в нем запасов топлива.
Так, Всесоюзнаяконференция по кадастру болот в 1934 г. предложила определять болота как избыточноувлажненные участки земной поверхности, покрытые слоем торфа глубиной не менее 30 см в неосушенном и 20 см в осушенном виде./>/>Образование болот и их типы.
Степень заболоченноститерритории находится в прямой связи с условиями ее обводнения. В зоне избыточногоувлажнения, где среднее многолетнее значение годовых осадков значительно превышаетиспарение с суши, обусловливая более или менее постоянное увлажнение верхних горизонтовпочвогрунтов, процессы болотообразования имеют наиболее широкое распространение.В этой зоне значительная часть влаги, не расходуемая на испарение с поверхностисуши, должна удаляться в виде поверхностного и грунтового стока. При равнинном рельефес малыми уклонами избыток влаги из поверхностных почвогрунтов отводится чрезвычайномедленно.
На обширных площадяхсоздаются благоприятные условия для переувлажнения почвы застойными водами. Тольков районах с всхолмленным рельефом и хорошо развитой речной сетью не наблюдаетсявозникновение болот. Напротив, на обширных плоских междуречных пространствах болотане только располагаются в отрицательных элементах рельефа (понижениях местности,котловинах, долинах или оврагах), но часто покрывают их сплошными массивами.
В зоне неустойчивогоувлажнения болотные массивы приурочены в основном к котловинообразным бессточнымпонижениям местности, озерным котловинам и речным долинам. В зоне недостаточногоувлажнения болота встречаются редко и располагаются либо в поймах рек, либо в глубокихдолинах и впадинах, где избыток влаги создается в результате разливов рек или выходящимина поверхность грунтовыми водами.
Болота могут возникатьили путем зарастания водоемов, или вследствие заболачивания водораздельных пространств.Непрерывно продолжающийся процесс выноса в озеро минеральных и органических частицгрунта, смытых с водосборной площади озера, а также отложение отмирающих растений,в большом количестве развивающихся в озере, обусловливают постепенное его обмеление.Вместо высоких камышей и тростников, развиваются мелководные растения — хвощи, осокии многие другие водолюбивые растения, отложения которых хотя и поднимаются над поверхностьюводы в озере, но затопляются весенними и летними высокими водами, отлагающими принесенныеили взмученные частицы ила.
Нередко болота образуютсяне путем зарастания водоемов, а непосредственно на минеральном грунте. Этот процессможет осуществиться в следующих различных условиях.
1. Равнинный рельеф и наличие на поверхности или близ нее водонепроницаемогослоя (обычно глины) ведут к постоянному избыточному содержанию влаги в верхнем горизонтегрунта.
2. Часто процесс заболачивания развивается на месте вырубленного леса нетолько в низинах, но и на возвышенных местах. Лесосека покрывается злаками, образующимипри благоприятных условиях плотную дернину, которая препятствует возобновлению древеснойрастительности и способствует застаиванию влаги
3. Заболачивание наблюдается также после лесного пожара. Развивающаясяна пожарище растительность образует основу, на которой затем разрастаются подушкисфагнума, постепенно сливающиеся в сплошной сфагновый ковер.
4. Низинные болота с осоковой растительностью и с малой мощностью отложенийторфа могут образоваться в условиях затрудненного стока весенней воды с поймыречных долин в русло реки.
5. Заболачивание приречных низменностей происходит также вследствие поднятияуровня воды в реке в результате устройства плотин; в этом случае одновременноимеет место как затопление водой с поверхности, так и подтопление площади в результатеподнятия грунтовой воды.
6. Часто происходит заболачивание неширокой полосы у подножия склона речнойдолины вследствие выхода здесь грунтовых вод.
7. Очагами заболачивания водоразделов служат иногда мелкие впадины, возникающиекак провалы на местах выноса грунтовыми водами растворимых солей, а также на участкахмеханического выноса мелкопесчаного грунта из-под слоя глины.
8. В области тундры причиной заболачивания является весьма малое испарениес поверхности земли и неглубокое залегание слоя вечной мерзлоты.
Сочетание растительных ассоциаций, возникающее при обильном водно-минеральномпитании, характерном для условий низинных болот, образует так называемую евтрофнуюболотную растительность, т.е. растительность, нуждающуюся в достаточно обильномпитании минеральными солями. Растительность, развивающуюся на болотах в условияхбедного питания минеральными солями при водном питании за счет атмосферных осадкови весьма слабой проточности вод, что характерно для верховых болот, называют олиготрофнойболотной растительностью. Выделяют еще мезотрофную болотную растительность,объединяющую виды болотных растений, мало требовательных к минерализации болотныхвод и произрастающих при обедненных минеральными солями водах в условиях среднейи слабой проточности. Евтрофная, мезотрофная и олиготрофная растительность болотчасто называется соответственно низинной, переходной и верховой растительностью.
Указанное делениеболот на верховые, низинные и переходные достаточно четко отражает главнейшие стадииих развития, особенности водного питания и характера растительного покрова, но незатрагивает условия их залегания относительно рельефа местности. Исходя из геоморфологическихусловий залегания рельефа поверхности и связанных с ними условий водного питанияи растительного покрова, болотные массивы, по К.Е. Иванову, можно разделить на двеосновные группы: первая — болота водораздельных междуречных пространств и вторая- болота речных долин.
В состав первойгруппы входят болотные массивы:
1) плоско-водораздельного залегания,
2) водораздельно-склоновые плоского залегания,
3) котловинного залегания.
Во вторую группувходят болотные массивы:
1) пойменные,
2) террасные,
3) староречий.
Болота плоско-водораздельногозалегания характеризуются тем, что они располагаются на обширных плоских водораздельныхравнинах, покрывая сплошным слоем торфяных отложений и наиболее высокие точки речныхводоразделов. Воды с них стекают в различных направлениях, поступая в разные речныебассейны.
Для болот котловинногозалегания, расположенных на междуречных водораздельных пространствах, характерноналичие стекания вод к болотному массиву со склонов котловины, окружающих болото.
Пойменные болотныемассивы, покрывающие поймы рек, характеризуются тем, что стекание вод с такихмассивов происходит по всему фронту дренирования их рекой.
Террасные болотныемассивы отличаются от пойменных тем, что в силу своего более высокого залеганияпо отношению к уровню воды в реке они не подвергаются периодическим затоплениямречными водами в периоды половодья и паводков.
Болотные массивыстароречий обычно занимают небольшие площади. Они могут располагаться как надревних надпойменных террасах, так и в староречьях современных пойм, представляяв этом случае более молодые образования типа заболоченных водоемов./>/>Болотная гидрографическая сеть.
Совокупность располагающихсяна территории болотных массивов ручьев, речек, озер различных размеров и топей называетсяболотной гидрографической сетью. Все многообразие элементов гидрографическойсети можно разделить на три основные группы: водоемы, водотоки и топи.
Болотные водоемыпредставляют собой болотные озера разных размеров с различной проточностью воды.Болотные озера по площади распространяются иногда на несколько квадратныхкилометров, а глубины в них достигают 10 м и более. Берега часто сложены на глубину нескольких метров из торфяной толщи, а дно — либо минеральными грунтами,подстилающими торфяную залежь, либо илом и торфяными отложениями. В большом количествена болотах встречаются микроозерки, происхождение которых связано с современнымрельефом болотных массивов и фильтрационным движением воды в верхнем слое болот.
Внутриболотныеводотоки, как и водоемы, представляют собой либо заторфовывающиеся и постепеннозарастающие ручьи и речки, существовавшие еще до образования современных болотныхмассивов и называемые первичными, либо ручьи и речки, возникшие уже на сформировавшемсяболотном массиве, называемые вторичными.
Топями называютсясильно переувлажненные участки болотных массивов, характеризующиеся разжиженнойторфяной залежью, постоянным или периодическим высоким стоянием уровней воды и непрочнойрыхлой дерниной растительного покрова. В зависимости от интенсивности водообменав них топи можно разделить на застойные, характеризующиеся фильтрационным движениемводы в верхнем слое болота, и проточные, характеризующиеся движением воды поверхрастительного покрова в периоды максимального увлажнения болотных массивов./>/>Источники водного питания болот.
В водном балансенизинных и переходных болот большое значение имеет поступление грунтовой воды, атакже воды поверхностных водотоков в период их разливов. Питанию атмосферными осадкамипринадлежит меньшая роль. Наоборот, верховые болота получают питание в основномза счет атмосферных осадков. Приток грунтовой воды в этом случае определяет нижнююграницу устойчивого положения отметки залегания подземных вод. Соотношение различныхвидов питания существенно зависит от высотного положения болота по отношению к рельефуместности и от гидрогеологических условий заболоченной местности./>/>/>Часть 2. />/>Среда обитания
Есть все основания полагать, что жизнь на Земле зародилась вгидросфере. Местом ее возникновения могли быть мелководные прибрежные зоны морей,а также первичные мелкие водоемы или влажные почвы. В настоящее время из 33 классоврастений в гидросфере встречаются представители 18, из 63 классов животных — 60.В противоположность животным растения сравнительно богаче представлены на суше,причем преимущественно высшими формами, относящимися к типам покрытосеменных и голосеменных.Водная среда, будучи более опорной, чем воздух, позволяет мелким растениям находитьсяво взвешенном состоянии. Это создает возможность многоярусного расположения мелкихрастений в воде в основном мелкими водорослями, на долю которых приходится более99% фитомассы гидросферы./>/>Мировой океан и его население.
Мировой океан населен древней флорой и фауной, в состав которыхвходит свыше 200 тыс. видов. Население суши в целом представляет собой геологическимолодое производное от морского. О разнообразии морской фауны говорит тот факт,что из 63 классов животных в Мировом океане представлены 52, только морскими формами- 31. Несколько иная картина у растений: из 33 классов в морях встречаются 10, тольков них — 5. Это связано с тем, что в водной среде растения могут успешно существоватьво взвешенном состоянии без развития опорных и проводящих элементов. В результатеэволюционное развитие растений в море практически остановилось на уровне водорослей.Роль цветковых растений в море очень невелика, причем все они — вторичные вселенцыподобно морским млекопитающим и рептилиям. К основным представителям морской флорыотносятся одноклеточные водоросли (диатомовые, перидиниевые, кокколитофориды), взначительно меньшей степени — многоклеточные, обитающие в прибрежной зоне (зеленые,бурые и красные), и грибы. Во всей толще воды и донных отложениях в огромном количествевстречаются бактерии и актиномицеты. Из животных наибольшее значение имеют фораминиферы,радиолярии, губки, кишечнополостные, полихеты, моллюски, мшанки, ракообразные, иглокожие,рыбы и млекопитающие.
Суммарная биомасса Мирового океана равна приблизительно 3 — 4млрд. т. Сухого вещества, из которой только 0,15 млрд. т., или около 5 %, приходитсяна долю растений. Для сравнения: биомасса суши — около 1800 млрд. т., причем надолю растений приходится 95%./>/>Континентальные водоемы и их население.
В подавляющем большинстве континентальные водоемы пресные, режеони бывают солоноватыми, солеными. Из 33 классов водных растений в пресных водахпредставлены13, из 63 классов животных — 19. Только или почти исключительно в пресныхводах обитают представители трех классов растений и двух классов животных. Из растенийв пресных водах наиболее обычны бактерии, грибы, сине-зеленые, диатомовые и зеленыеводоросли, а также цветковые, из животных — простейшие, коловратки, олигохеты, брюхоногиеи двустворчатые моллюски, ветвистоусые и веслоногие раки, личинки насекомых и рыбы.
Реки. Реки представляют собой водоемы, водная масса которыхперемещается от истока к устью вследствие разницы их положения над уровнем моря,то есть под влиянием силы тяжести. Население рек характеризуется значительным видовымразнообразием, что связано с их большой биотопической расчлененностью. Из отдельныхэкологических группировок значительного обилия в реках достигает планктон, бентоси нектон, слабее представлен перифитон, а нейстон и плейстон вследствие турбулентногодвижения воды почти полностью отсутствуют.
Озера. Организмы, обитающие в озерах, называются лимнобионтами.По видовому составу и обилию население озер сильно варьирует в зависимости от ихгеографического положения, происхождения, особенностей строения котловины и гидрологическогорежима. В частности, с изменением солености воды связан тот факт, что в РФ с продвижениемс севера на юг до зоны степей и черноземной полосы население озер количественнообогащается, а в более низких широтах становится беднее. Наиболее благоприятныеусловия для существования озерного населения создаются при содержании солей от 0,1до 1 г/л. Жизнь северных водоемов угнетается из-за недостаточной, а южных — из-заизбыточной солености воды.
Болота. Население болот характеризуется бедностью видовогосостава и во многих случаях присутствием специфических форм. В низинных болотахоно напоминает население сильно эвтрофированных озер, в верховых — отличается большимсвоеобразием и исключительной бедностью. Это объясняется высокой кислотностью воды,исключающей существование форм с наружным известковым скелетом, и ее крайне слабойминерализацией из-за отсутствия контакта с грунтом (покрыт растительностью).
Водохранилища. Население водохранилищ по видовому составуи количественному богатству занимает как бы промежуточное положение между речными озерным. В водохранилищах речного типа в верхнем участке сохраняются речные условияи речное население, в средней части флора и фауна носят промежуточный характер,а в приплотинной зоне приобретают озерные черты. В водохранилищах озерного типанаселение заметно отличается от речного и ближе по своему составу к озерному. Напервых стадиях существования водохранилищ их население близко к имеющемуся в исходномводоеме. В дальнейшем оно приобретает специфический облик, зависящий главным образомот географического положения водоема.
Пруды. Пруды сооружаются для рыборазведения, водоснабжениянаселенных пунктов, полива полей, водопоя скота и ряда других целей. Население прудовотличается видовым однообразием, хотя по своей численности и биомассе оно частобогаче озерного. Ведущую роль в фауне прудов играют вторичноводные организмы./>/>Круговорот воды.
На земном шаре непрерывно происходит круговорот воды, который,взаимодействуя с литосферой, атмосферой и биосферой, связывает воедино все частигидросферы: океан, реки, почвенную влагу, подземные воды, атмосферную воду.
/>
Рис.2.1 Круговорот воды.
1 — осадки; 2 — водопроницаемые породы; 3 — слабопроницаемыепороды; 4 — непроницаемые породы; 5 — источник; 6 — направление движения воды иводяных паров.
Различают несколько видов круговорота воды в природе:
1. Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, испарившийся с поверхностиокеанов, переносится ветрами на материки, выпадает в виде атмосферных осадков ивозвращается в океан со стоком.
2. Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, испарившийся с поверхностиокеанов, выпадает в виде атмосферных осадков снова в океан.
3. Внутриконтинентальный круговорот — вода, испарившаяся с поверхности суши,вновь выпадает на сушу в виде атмосферных осадков.
Движущие силы круговоротаводы — тепловая энергия и сила тяжести. Под влиянием тепла происходят испарение,конденсация водяных паров и другие процессы, а под влиянием силы тяжести — падениекапель дождя, течение рек, движение почвенных и подземных вод. Часто эти две причиныдействуют совместно: например, на атмосферную циркуляцию влияют как тепловые процессы,так и сила тяжести. В круговороте воды выделяются следующие основные звенья: атмосферное,океаническое и материковое, которое включает в себя литогенное, почвенное, речное,озерное, ледниковое, биологическое и хозяйственное звенья. Каждое из них играетв круговороте свою особую роль.
Ни одно из перечисленныхзвеньев круговорота воды не представляет собой замкнутой системы. Только круговоротводы на земном шаре, связывающий в единое целое все части гидросферы, может рассматриватьсякак замкнутая система. Вместе с тем в практической работе принимается условно замкнутымводный баланс, например, для отдельных речных бассейнов или озер./>/>Атмосферное звено.
Атмосферное звено круговоротахарактеризуется переносом влаги в процессе циркуляции воздуха и, как уже было сказано,образованием атмосферных осадков. Общая циркуляция атмосферы обладает замечательнымсвойством — сравнительной устойчивостью из года в год, но при существенной сезоннойизменчивости.
Расчеты показывают, что среднийслой осадков составляет на суше 765 мм, в океане — 1140 мм, а в целом для всего земного шара — 1030 мм, т.е. немногим более 1 м. В объеме соответствующие величины равны: для суши — 113,5 тыс.км3 (22%), для океана — 411,6 тыс. км3 (78%),для всего земного шара — 525,1 тыс. км3.
Непосредственная роль циркуляциивоздуха в круговороте воды заключается в перераспределении атмосферной влаги поземному шару. На материках осадков выпадает больше, чем атмосфера получает влагиза счет испарения с суши. Разница, приблизительно достигающая 40 — 43 тыс. км3в год, восполняется за счет переноса влаги атмосферы с океана на сушу. Этот процессимеет большое значение, так как он увеличивает водные ресурсы материков. Без такойприбыли влаги водные ресурсы, используемые человеком на суше, были бы значительнобеднее./>/>Океаническое звено.
мировой океан биосфера экосистема
Для океанического звена круговоротанаиболее характерно испарение воды, в процессе которого непрерывно восстанавливаетсясодержание водяного пара в атмосфере. Достаточно сказать, что более 86% влаги поступаетв атмосферу за счет испарения с поверхности океана и менее 14% — за счет испаренияс суши.
Испарение — физический процесс образования паров при отрыве молекул жидкости от ее свободнойповерхности. Влагу испаряют не только океаны, моря и другие водоемы, но и смоченнаяпочва, растения, поверхность подземных вод. Этот процесс возвращает в атмосферув виде паров воды в среднем около 2/3 осадков.
Интенсивность испаренияс поверхности воды обуславливается процессами диффузии и тепловой конвекцией. Молекулыводы из слоя воздуха, прилегающего к воде и уже насыщенного водяным паром, перемещаютсявверх. На их место поступают молекулы из воды. Такая форма испарения называетсядиффузионной. Тепловая конвекция возникает за счет разности в температурахводы и воздуха и в температурах воздуха у поверхности воды и выше. Если температуравоздуха непосредственно у воды выше, чем температура воздуха вышерасположенных слоев,то воздух нижних слоев, будучи более легким, поднимается вверх. Воздух более холодный,а, следовательно, более тяжелый, но менее насыщенный водяным паром из верхних слоевперемещается вниз. В результате возникает тепловая конвекция, обуславливающая испарение,называемое конвекционным. Хорошо прогреваемые участки почвы, насыщенные влагой,или лужи обеспечивают скорость испарение примерно на 50% выше, чем более холодная(из-за лучшего массо — и теплообмена) поверхность водоема глубиной в несколько метров.Такого же порядка в природных условиях и влияние ветра. Ветер способствует заменеотносительно насыщенного парами воздуха у водной поверхности менее насыщенным изверхних слоев. Например, при скорости ветра 20 м/с скорость испарения увеличиваетсяпримерно в полтора раза по сравнению с безветрием.
Испарение со снегаи льда определяется теми же факторами, что и с поверхности воды. По опытным данным,испарение со снега в десятки раз меньше испарения с водной поверхности. В среднихширотах оно не превышает 20 — 30 мм за зиму. Весной при положительных температурахвоздуха испарение со снега существенно возрастает. Отличительная особенность испарениясо снега и льда заключается в том, что переход воды из твердого состояния в газообразноесовершается, минуя твердую фазу. Этот процесс называется возгонкой.
Каждую минуту наиспарение с поверхности океана уходит 2 1018 Дж солнечной энергии. Ноэто тепло не потеряно для планеты. При конденсации пара в верхней части тропосферытепло, затраченное на испарение, вновь выделяется. Водяной пар выступает как теплоноситель,перемещающий тепло Солнца, для излучения которого атмосфера прозрачна, от поверхностиокеана и увлажненной поверхности суши к уровню конденсации в атмосфере. Мощные импульсытепла, возникающие при конденсации, служат одним из двигателей циркуляции атмосферыи, возможно, источниками энергии тропических ураганов.
Пары воды в атмосфере играют и другую, не менее важную роль:они перехватывают и поглощают тепловое (инфракрасное) излучение Земли, создаваяпарниковый эффект. Роль водяного пара в парниковом эффекте, как уже говорилось,значительно существеннее, чем роль углекислого газа. Атмосферную влагу можно сравнитьс теплым одеялом, окутывающим нашу Землю.
Расход воды на испарениераспределяется неравномерно по акватории океана. Это можно хорошо видеть по разностимежду испарением и осадками. В экваториальной зоне расход воды на испарение из-забольшой облачности меньше годовой суммы осадков. В умеренных широтах испаряетсяводы также меньше, чем выпадает осадков, но основная причина здесь другая — недостатоктепла. В тропической и субтропической зонах с поверхности океана испаряется влагибольше, чем выпадает. Происходит это потому, что в зоне пассатов облачность бываетреже, тепла здесь много, а осадков выпадает относительно меньше.
Океаническим течениям принадлежитбольшая климатообразующая роль, поэтому их влияние на круговорот воды в основномсказывается через климат. Морские течения переносят воды на три порядка больше,чем все реки мира, а обусловленный ими водообмен в 50 раз интенсивнее водообмена,вызванного атмосферными осадками, выпадающими на поверхность океана, и испарением.По этой причине внутренний океанический водообмен гораздо интенсивнее внешнего,обусловленного круговоротом пресной воды./>/>Литогенное звено.
Литогенное звено круговоротаводы, другими словами, участие подземных вод в круговороте воды, весьма разнообразно.Глубинные подземные воды, главным образом рассолы, крайне слабо связаны с верхнимислоями подземных вод и с другими звеньями круговорота воды. Накопление глубинныхподземных вод в некоторых областях происходило в течение многих миллионов лет. Весьмамедленно просачиваясь вглубь и пополняясь за счет дегазации мантии, на глубинах(чаще всего более 1 — 2 км) образовались огромные скопления воды. Но их участиев круговороте воды выражено весьма слабо. Глубинные подземные воды, если сравниватьс круговоротом воды — явлением природы весьма динамичным, практически стабильны.Их объем весьма незначительно меняется в течение коротких периодов времени. Ониобычно сильно минерализованы, вплоть до крепких рассолов, что и служит главным признакомслабого обмена.
Явлению естественного дренажа подземных вод принадлежит исключительноважная роль в круговороте. Благодаря ему одно из звеньев круговорота приобретаетрегулирующие свойства — реки получают устойчивое питание. Без этого источника водныйрежим рек был бы еще более изменчив — вода в реках появлялась бы лишь во время дождейили при снеготаянии, а в остальное время реки пересыхали бы./>/>Почвенное звено.
К литогенному звену относитсятакже и почвенное, поскольку почвенная вода связана с самой верхней частью земнойкоры. Вместе с тем имеются все основания для выделения почвенных вод, или, как чащепринято называть, почвенной влаги, в особое звено круговорота. Почвенная влага отличаетсяот подземных вод некоторыми особенностями. Во-первых, почвенная влага связана сбиологическими процессами в гораздо большей мере, чем подземные воды. Почвенныйпокров, к которому приурочена почвенная влага, представляет не чисто минеральнуюмассу, слагающую горные породы, а содержит большее или меньшее количество гумуса.Во-вторых, почвенная влага в большей мере, чем подземные воды, связана с характеромпогоды. Во время дождей или при снеготаянии происходит инфильтрация, обогащающаяпочву влагой, но в сухое время она быстро расходуется на испарение. По этой причинесодержание влаги в почве на большей части суши бывает неустойчивым. Испарение происходитне только с поверхности почвы; почвенная влага расходуется также на транспирацию,которая представляет исключительно важный процесс жизнедеятельности растений, причемкорни растений поглощают влагу с той глубины, на которую они распространяются. Такимобразом, почвенная влага представляет собой один из важных факторов жизнедеятельностирастений.
Хотя единовременный объемпочвенной влаги относительно невелик, но она быстро сменяется и, как мы видели,играет большую роль в круговороте воды, в биогенных процессах и в хозяйственнойжизни. Почвенное звено круговорота оказывает большое влияние не только на формированиеподземных вод, но также и на водоносность и водный режим рек. Одним словом, почва- своего рода посредник между климатом, метеорологическими факторами, с одной стороны,и явлениями гидрологического режима (подземных вод, рек и озер) — с другой./>/>Речное звено.
Речное звено круговоротаводы изучено лучше других. И это не случайно. Человек издавна селился вдоль рек,продвигался по рекам в неведомые страны, пил речную воду, ел рыбу, выловленную вреках. С развитием производительных сил человек стал использовать речные воды дляорошения, а в дальнейшем — в качестве источника энергии, сначала возводя на нихпримитивные мельничные колеса, а затем гидроэлектростанции вплоть до современныхмощностью в несколько миллионов киловатт.
Вместе с водой реки переносят растворенные в ней вещества. Стокрастворенных веществ определяется степенью минерализации сточных вод и количествомжидкого стока, зависящих от вида питания реки. Сток растворенных веществ — это количествонеорганических и органических веществ, выносимых реками в ионно-молекулярном иликоллоидном состоянии с данной территории за определенный период времени. Основнуюмассу выносимых растворенных веществ составляет ионный сток.
Ионный сток рек характеризует химическую эрозию и служит связующимзвеном в солевом обмене суши и океана. Наибольший ионный сток приходится на поверхностьСеверного Ледовитого океана, наименьший — на бассейн Тихого океана.
Сток остальных растворенных веществ (органическое вещество, минеральныеколлоиды, микроэлементы, неорганические биогенные элементы) достигает 102 млн. т.в год или 20% общего стока растворенных элементов. Первое место среди них занимаюторганические вещества (79 млн. т. в год или 16%общего стока растворенных веществ).
По соотношению стока взвешенных наносов и ионного стока резкоразличаются равнинные и горные реки. Благодаря значительной кинетической энергиигорных рек механическая эрозия их бассейнов происходит более интенсивно, чем химическая.Значительная доля питания водами осадочных пород при относительно умеренной механическойэрозии создает преобладание ионного стока равнинных рек над стоком взвешенных наносов.
Роль рек в процессе круговоротазаключается в возвращении океану той части воды, которая переносится в виде параатмосферой с океана на сушу. По этой причине с океана испаряется больше воды, чемвыпадает в виде осадков, на величину, соответствующую годовому стоку всех рек вокеан. В то же время с суши испаряется в целом меньше воды, чем выпадает атмосферныхосадков на ее поверхность./>/>Озерное звено.
Озерное звено круговоротаводы неразрывно связано с речным. Озер, не связанных с реками, очень мало: они либопроточны, либо в них впадают реки. Что наиболее характерно для озер как для одногоиз звеньев круговорота воды? Во-первых, испарение, которое с поверхности озер больше,чем с суши, их окружающей. Происходит это потому, что бывают периоды, когда почвана поверхности суха, и влага, расходуемая на испарение, отсутствует. Вода же в озерахвсегда есть, и испарение с них не прекращается. Атмосфера получает ежегодно примерно500-600 км3 дополнительной воды за счет испарения с озер, но всравнении с общим количеством воды, расходуемой на испарение, эта добавка весьманезначительна.
Главная роль проточных озерв круговороте воды — регулирование речного стока, его выравнивание во времени. Примерамимогут служить р. Нева, сток которой хорошо зарегулирован целой системой озер, втом числе крупнейшими в Европе — Ладожским и Онежским. Однако водорегулирующее значениееще в большей степени имеют искусственные озера — водохранилища.
Важная особенность озер иводохранилищ состоит в том, что они представляют собой более или менее замкнутыеэкологические системы, в которых протекает сложный комплекс взаимосвязанных процессов:механического характера (течение, волнение, движение наносов), физического (термические,ледовые явления), химического и биологического. В водоемах высокой степени проточностиэти процессы приближаются к условиям рек. Но большие озера с относительно слабойпроточностью (например, такие, как Байкал, Ньяса, Танганьика, Виктория, Верхнее,Мичиган), имеющие больший объем водной массы по сравнению с ее притоком, отличаютсясвоеобразием экосистем./>/>Биологическое звено.
Общеизвестно, что в жизниживотных и растений вода имеет огромное значение. Они в большей своей части состоятиз воды. Много воды требуется людям для питья (2,5-3 л). Если принять эту норму, то на удовлетворение физиологической потребности одного человекарасходуется около 1м3 воды в год, а на всех людей — 3,3 км3.В сумме все живые организмы суши расходуют для питья не более 50 км3в год. Эта величина очень невелика в сравнении с любым элементом водного балансаЗемли. Нужно еще учесть, что почти вся вода, потребляемая людьми и животными, вконце концов испаряется и возвращается в общий круговорот воды. Независимо от объемапотребляемой воды физиологическое значение этой статьи расходования водных ресурсовв жизни людей и животных исключительно велико. К биологическому звену круговоротаводы относятся и водные животные и растения, для которых моря, озера, реки — средасуществования.
Важнейший биологический процесс,обеспечивающий существование на Земле всего органического мира, — фотосинтез происходитпри участии воды. В результате этого процесса растения из углекислоты и воды синтезируюткрахмал, белки, жиры, которые в свою очередь служат пищей для людей и животных.В процессе фотосинтеза входящий в состав воды водород вместе с углеродом, поглощаемымиз воздуха, образуют питательные вещества, а растения отдают в воздух кислород.Обогащение кислородом атмосферы происходит не только за счет растительности суши,но и за счет океанического фитопланктона./>/>Хозяйственное звено.
Использование водных ресурсов, их преобразования, направленныена улучшение их как одного из компонентов среды, окружающей людей, также происходятв процессе круговорота воды.
Иногда, а в последнее времявсе чаще высказывается мнение о том, что вода, используемая для хозяйственных нужд,снова попадает в круговорот воды. Это, конечно, верно и вполне соответствует высказаннойвыше закономерности, если речь идет о глобальном круговороте, поскольку системаэтого процесса замкнута лишь в масштабе земного шара в целом. Но следует ли из этогоположения вывод о том, что водные ресурсы неисчерпаемы, что, сколько бы их ни расходовали,они снова возвращаются в то же место или в тот же район, где водные ресурсы изъятыиз данного источника. Такое понимание возврата воды в процессе круговорота слишкомупрощенно и не соответствует характеру этого процесса в природе. Все дело в том,что вода, испарившаяся в процессе использования для хозяйственных нужд и поступившаяв атмосферу в парообразном состоянии, вовсе не обязательно снова выпадет в видеосадков в том же районе. Чаще всего атмосферная влага переносится на большие расстоянияи может сконденсироваться и выпасть в виде осадков далеко от района, где она поступилав атмосферу. Если, например, вода, испарившаяся в результате орошения в СреднейАзии, даст осадки в Гималаях, где и без того вода в избытке, то для Средней Азииэта вода будет потеряна. А если эта атмосферная влага сконденсируется в виде осадковна акватории океана, то в таком случае она уже оказывается утраченной для суши вцелом./>/>Роль воды в формировании земной поверхности.
Действуя как мощный геологический фактор, вода преобразует обликземного шара. Лучше всех из современных мыслителей роль и всеобъемлющее значениеводы в природе и в формировании земной поверхности определил академик В.И. Вернадский;«Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, котороемогло бы сравниться с нею по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологическихпроцессов. Нет земного вещества — минерала, горной породы, живого тела, котороеее бы не заключало. Все земное вещество ею проникнуто и охвачено».
Изо дня в день, непрерывно в течениемногих миллиардов лет поверхностные воды в союзе со зноем, холодом и ветром разрушаютсамые твердые горные породы, размывают горы и возвышенности, смывают почвенный покров,образуют широкие долины, глубокие овраги и ущелья, перемещают огромные массы рыхлогообломочного материала. Необозримые равнины, иногда тянущиеся на тысячи километровс севера на юг и с запада на восток, в основании своем в большинстве случаев имеютосадочные породы. Мощность их может достигать фантастических величин — в Прикаспийскойнизменности, например, 15 — 20 км. И все это создала природная вода.
По расчетам известного гидролога М.И.Львовича все реки земного шара ежегодно выносят в океан 22 млрд. т. твердых веществ(ила, песка и т.п.), в том числе реки России — 600 млн. т. Выщелачивая горные породы,поверхностные воды еще добавляют в океан ежегодно 3 млрд. т. растворенных веществ.Под действием подземных вод возникают оползни, растворяются известняки и другиегорные породы, создаются карстовые воронки и провалы. Геологи подсчитали, что еслибы отсутствовали непрерывные тектонические движения земной коры, то поверхностьсуши при нынешних темпах ее разрушения ветром и водой сравнялось бы с уровнем Мировогоокеана за весьма непродолжительный по геологическим масштабам промежуток времени- 110 млн. лет. По истечении этого срока Земля представляла бы собой печальное зрелище- идеально гладкий каменный шар./>/>Эрозионно-аккумулятивные процессы.
Стекающая по склонам земной поверхностии по русловой сети вода производит работу, часть которой затрачивается на отрывчастиц грунта от общей массы почвогрунта и перенос их вниз по течению. При определенныхусловиях происходит отложение частиц грунта. Разрушение почвогрунта активизируетсядождевыми каплями при их разбрызгивании. Процесс разрушения, перемещения и отложенияпочвогрунта и горной породы под воздействием дождя и движущейся воды называетсяводной эрозией. Так как водная эрозия способствует сглаживанию рельефа земнойповерхности, ее, как и ветровую эрозию, относят к процессам денудации. Твердые частицы- продукты эрозии водосборов и русел, а также абразии берегов водоемов, переносимыеводотоками, а также течениями в озерах, морях и водохранилищах и формирующие ложеводоемов, называются наносами.
Водная эрозия и сток наносов — необратимыйоднонаправленный процесс, так как продукты разрушения не могут быть восстановленыв их первоначальных формах.
Эрозионная деятельность водных потоковотличается большим разнообразием. В соответствии с видами стока различают эрозиюсклоновую и русловую. Эрозия поверхности начинается со смыва дисперсныхчастиц, утративших связь с основным массивом грунта. Унос частиц грунта прекращаетсяили ослабевает после образования выступов шероховатости. С увеличением скоростидвижения воды происходит подмыв с тыловой стороны выступа, обуславливающий возрастаниелобовой и подъемной силы потока. Подъемная сила возникает в результате несимметричногообтекания потоком частиц грунта. Пульсирующие лобовая и подъемная силы вследствиетурбулентности потока отрывают частицы грунта от дна. Однако процесс водной эрозиинельзя свести только к механическому взаимодействию потока и грунта. В действительностипроявляется совокупность гидромеханических, физико-химических и биологических процессов.
Классификация видов эрозии Г.И. Швебса:
1. Эрозия разбрызгивания. Возникает при разбрызгивании дождевых капель,падающих на поверхность почвогрунта. Скорость падения капель увеличивается с ростомих диаметра, а диаметр капель увеличивается с усилением интенсивности дождя.
2. Поверхностный смыв. Происходит при образовании поверхностного стокав микроструктурах почвогрунта при глубине потока, соизмеримой с размерами частиц,перемещаемых водой.
3. Струйчатая эрозия. Проявляется при образовании струй и ручьев в поверхностномстоке.
4. Овражная эрозия. Образуется в результате концентрации потока на крутыхсклонах, сложенных легкоразмываемыми грунтами. В результате формируется глубокийврез в грунт, вызывающий обвалы, оползание и оплывание склонов.
5. Русловая эрозия. Русловая эрозия — размыв водными потоками, протекающимив руслах, коренных пород дна и берегов русла и склонов долин. Она обусловлена динамикойруслового потока и эрозионными процессами на водосборе и в русле.
6. Селевый поток. Сель — стремительный поток большой разрушительной силы,состоящий из смеси воды и рыхлых обломочных пород и возникающий внезапно в бассейнахнебольших горных рек в результате интенсивных дождей или бурного таяния снега, атакже прорыва завалов и морен.
7. Подземная эрозия. Проявляется в деформации трещин и ходов в почвогрунтахи горных породах под действием потока, развивается в условиях интенсивного выщелачиванияи карстообразования.
Эрозия сопровождается процессом аккумуляциинаносов, продуктов разрушения в понижениях рельефа, в русловой сети, водохранилищахи др. Поэтому в гидрологии эрозионно-аккумулятивные явления рассматриваются какединый процесс.
Продукты эрозионной работы транспортируютсяречными потоками в виде взвешенных и влекомых наносов и в виде растворов. Взвешенныенаносы — мелкие минеральные частицы (диаметр не более 3 мм), переносимые водным потоком во взвешенном состоянии. Более крупные наносы перемещаются влечениемпо дну. В больших реках на долю влекомых наносов приходится в среднем менее 5%(от взвешенных). Сток влекомых наносов малых горных рек, впадающих в моря, составляет50 — 90 % от стока взвешенных наносов. Размер стока взвешенных наносов больших рек- достоверный критерий интенсивности процесса водной эрозии на определенной частисуши.
Формирование русла определяют донные наносы, поэтому их частоназывают руслоформирующими. Относительно крупные зерна, двигаясь в наиболее насыщеннойнаносами придонной области, постоянно сталкиваются и касаются друг друга. Движениедонных наносов и характеристика речного потока тесно взаимосвязаны. Существующиенеровности дна, в том числе шероховатость, образуемая донными наносами, генерируютповышенную турбулентность потока. В свою очередь локальные турбулентные импульсыусиливают неравномерность перемещений наносов и связанные с этим неровности дна.В результате взаимодействия потока с дном в русле рек возникают гряды донных наносов.Гряды постепенно перемещаются вниз по течению. Повороты русла, поперечная циркуляцияи другие причины приводят к местным скоплениям наносов. Характер их образованияи перемещений определяет тип русла: прямолинейное, извилистое, разбросанное./>/>Русловые процессы.
Русловой процесс представляет собой постоянно происходящиеизменения морфологического строения русла водотока и поймы, обусловленные действиемтекучей воды. Русловой процесс является результатом сложного, саморегулирующеговзаимодействия между потоком и руслом. Русловые процессы подразделяются на необратимыеи обратимые.
/>
Рис.2.2 Типы русловых процессов рек.
1 — ленточно-грядовой тип; 2 — побочневый тип; 3 — ограниченноемеандрирование; 4 — свободное меандрирование; 5 — незавершенное меандрирование;6 — русловая многорукавность; 7 — пойменная многорукавность.
Необратимые русловые процессы обусловлены однонаправленнымизменением водного режима водотока. Они выражают медленный процесс развития морфологическиххарактеристик реки, относящихся главным образом к продольному профилю реки. К однонаправленнымпроцессам также изменения морфологического строения русла, вызванные воздействиемгидротехнических сооружений на речное русло, рассчитанных на длительный срок службы.
К обратимым русловым процессам относятся сезонные изменениярельефа дна реки на перекатах и плесах, перемещения песчаных гряд, побочней, осередков,подмывы и намывы берегов, меандрирование, возникновение проток и их отмирание. Обратимыеизменения формы дна потока рассматриваются как внешнее проявление движения наносовза счет их переотложения в русле и пойме и поступления в реку с водосборного бассейна.
Русловый процесс имеет дискретную структуру, в которой выделяютсяструктурные элементы разных размеров с присущими им закономерностями формирования.К структурным элементам относятся:
1. Отдельные твердые частицы.
2. Микроформы — мелкие песчаные гряды.
3. Мезоформы — средние русловые формы, представляющие собой сравнительно крупныеподвижные русловые формы (побочни, осередки, большие гряды).
4. Макроформы — речные излучины.
Определенная схема деформации русла и поймы реки, возникающаяв результате сочетания особенностей водного режима и стока наносов, обуславливаюттип руслового процесса. Различают следующие типы руслового процесса рек:
1. Ленточно-грядовой тип. В русле происходит движение системы гряд, искривленныхв плане под влиянием придонных скоростей. Расстояние между вершинами (гребнями)гряд в направлении движения потока, называемое шагом гряд, существенно больше ширинырусла. Русло малоизвилистое, движение гряд происходит в основном при повышеннойводности.
2. Побочневый тип. По сравнению с предыдущим типом гребни гряд перекошены,направления перекосов смежных гряд чередуются.
3. Ограниченное меандрирование. Для этого типа руслового процесса характернасравнительно слабая извилистость русла; могут возникать отдельные пойменные массивы.Пойменный массив — участок поймы, ограниченный участками русла реки; в своих крайнихточках он соприкасается со склоном долины. Ограниченное меандрирование наблюдаетсятам, где развитие меандр ограниченно склонами долин, уступами древних террас и береговымивалами, сложенными неразмываемыми породами.
4. Свободное меандрирование. Русло реки сильно меандрирует в широкойпойме со староречьями. После прорыва перешейка между смежными излучинами начинаетразвиваться новая излучина.
5. Незавершенное меандрирование. При этом типе руслового процесса излучинаеще не перешла в состояние петли, а спрямляющая протока пропускает еще значительнуючасть расхода воды реки.
6. Русловая многорукавность. Возникает при больших расходах донных наносов.Появление рукавов сопровождается образованием широкого распластанного русла. Транспортирующаяспособность потока полностью реализована, и наносы аккумулируются в русле. Донныенаносы перемещаются в виде системы больших разобщенных гряд, образующих в меженьнебольшие острова, между которыми расположены короткие протоки. Такой тип такженазывают осередковым.
7. Пойменная многорукавность. Этот тип руслового процесса возникает вшироких поймах и характеризуется наличием множества рукавов, которые могут рассматриватьсякак самостоятельные реки, если их протяженность велика. Пойменная многорукавностьявляется в то же время последующим развитием незавершенного меандрирования.
Многие русловые процессы на реках представляют собой промежуточныеформы перечисленных процессов./>/>Регулятор климата.
Вода — гигантский аккумулятор и распределительосновного источника энергии на Земле — энергии Солнца. Водяные пары атмосферы жаркогопояса Земли частично поглощают солнечную энергию, которая затем воздушными массамипод влиянием циклонов и антициклоном переносится в области с умеренным и холоднымклиматом. Здесь водяной пар переходит в жидкую или твердую фазу, отдавая окружающейсреде около 2500 Дж тепловой энергии, при конденсации каждого грамма пара. Представьтетеперь, какое гигантское количество тепла переносится водяным паром в атмосферепри ежегодном испарении с поверхности океанов и суши 577000 км3 воды.
Перенос тепла водяным паром в атмосфере- это только одна из планетарных «обязанностей» воды. Вторая «обязанность»водяных паров — защитить нашу планету от космического холода своеобразным тепловымодеялом. По расчетам известного ученого климатолога М.И. Будыко, при уменьшениисодержания водяного пара в атмосфере только вдвое средняя температура поверхностиЗемли понизилась бы более чем на 5°С (с 14,3 до 9°С).
Другим мощным аккумулятором и распределителемсолнечной энергии как во времени, так и в пространстве являются океаны и моря. Хорошоизвестно влияние на климат континентов теплых и холодных океанических течений. Например,для Европы и для всего Северо-запада России исключительным по своему значению являетсямощное теплое течение Гольфстрим. Оно зарождается в Мексиканском заливе, питаетсяводами Северного и Южного экваториальных течений и по выходе из Флоридского проливапересекает Атлантический океан с юго-запада на северо-восток. В начале образованияширина Гольфстрима равна 78 км, глубина — 800 м, скорость движения — до 9 км/ч, температура на поверхности воды — до 30°С. Далее, при движении вдоль берегов СевернойАмерики, его ширина увеличивается до 675 км, скорость течения уменьшается до 3 км/ч. На параллели 38° с. ш., где к Гольфстриму присоединяется Антильское течение,расход (количество воды, протекающее через поперечное сечение в 1 с) достигает 82млн. м3/с, что в 22 раза больше расхода в месте его зарождения и в 60раз больше суммарного расхода всех больших и малых рек земного шара. Если бы небыло Гольфстрима, вся Скандинавия, подобно Гренландии, была бы покрыта льдом. Порасчетам видного ученого С.В. Калесника, около половины переноса тепла из тропическихрайонов в умеренные и полярные широты осуществляется морскими течениями.
Аккумуляторами и перераспределителямитепла являются каждое озеро, река, пруд, водохранилище, каждая капля воды. Дажев небольших водоемах суточные колебания температуры поверхностных слоев воды невыходят за пределы нескольких градусов, тогда как перепады температуры окружающеговоздуха могут достигать 'десятков градусов.
Дождевые и снеговые воды, ежегодно выпадающиена Землю в количестве 577 000 км3, также способствуют созданию болееравномерных климатических условий в разных ее частях. Не будь описанных выше процессов,климат многих районов земного шара был бы совершенно непригоден для жизни./>/>Влияние течений на климат Земли.
Циркуляция вод Мирового океана определяет обмен количеством вещества,тепла и механической энергии между океаном и атмосферой, поверхностными и глубинными,тропическими и полярными водами. Морские течения переносят большие массы воды изодних областей в другие, часто весьма в отдаленные районы. Течения нарушают широтнуюзональность в распределении температуры. Во всех трех океанах — Атлантическом, Индийскоми Тихом — под влиянием течений возникают температурные аномалии: положительные аномалиисвязаны с переносом теплых вод от экватора в более высокие широты течениями, имеющимиблизкое к меридиональному направление; отрицательные аномалии вызваны противоположнонаправленными (от высоких широт к экватору) холодными течениями. Отрицательные аномалиитемпературы усиливаются, кроме того, подъемом глубинных вод у западных берегов континентов,вызванным сгонами вод пассатными ветрами.
Влияние теченийсказывается не только на величине и распределении средних годовых значений температуры,но и на ее годовых амплитудах. Это особенно отчетливо проявляется в районах соприкосновениятеплых и холодных течений, там, где границы их смещаются в течение года, как, например,в Атлантическом океане в районе соприкосновения Гольфстрима и Лабрадорского течений,в Тихом океане в районе соприкосновения течений Куросио и Курильского (Ойясио).
Течения оказываютвлияние на распределение и других океанологических характеристик: солености, содержаниякислорода, биогенных веществ, цвета, прозрачности и др. Распределение этих характеристикоказывает огромное влияние на развитие биологических процессов, растительный и животныймир морей и океанов. Изменчивость морских течений во времени и пространстве, смещениеих фронтальных зон влияют на биологическую продуктивность океанов и морей.
Большое влияниеоказывают течения на климат Земли. Например, в тропических областях, где преобладаетвосточный перенос, на западных берегах океанов наблюдаются значительные облачность,осадки, влажность, а у восточных, где ветры дуют с материков, — относительно сухойклимат. Течения существенно влияют на распределение давления и циркуляцию атмосферы.Над осями теплых течений, как, например, Гольфстрим, Северо-Атлантическое, Куросио,Северо-Тихоокеанское, движутся серии циклонов, которые определяют погодные условияприбрежных районов материков. Теплое Северо-Атлантическое течение благоприятствуетусилению исландского минимума давления, а, следовательно, и интенсивной циклоническойдеятельности в Северной Атлантике, Северном и Балтийском морях. Аналогично влияниеКуросио на область алеутского минимума давления в северо-восточном районе Тихогоокеана. С теплыми течениями, проникающими в высокие широты, связана циклоническаяциркуляция атмосферы, что способствует выпадению обильных атмосферных осадков. Надхолодными течениями, напротив, развиваются отроги высокого давления, что вызываетуменьшение количества осадков. В районах встречи теплых и холодных течений частоотмечаются туманы и сплошная облачность.
Там, где теплыетечения глубоко проникают в умеренные и приполярные широты, их влияние на климатсказывается особенно ярко. Хорошо известно смягчающее влияние Гольфстрима, Северо-Атлантическоготечения и его ветвей на климат Европы, течения Куросио — на климатические условиясеверной части Тихого океана. Следует отметить большее значение в этом отношенииСеверо-Атлантического течения, чем Куросио, так как Северо-Атлантическое течениепроникает почти на 40° севернее Куросио.
Резкие различияв климате создаются в том случае, если берега континентов или океанов омываютсяхолодными и теплыми течениями. Так, например, восточное побережье Канады находитсяпод влиянием холодного Лабрадорского течения, западное же побережье Европы омываетсятеплыми водами Северо-Атлантического течения. В результате в зоне между 55 и 70°с. ш. продолжительность безморозного периода на побережье Канады менее 60 дней,на европейском — 150 — 210 дней. Ярким примером воздействия течений на климатическиеи погодные условия служит Чилийско-Перуанское холодное течение, температура водкоторого на 8 — 10° ниже окружающих вод Тихого океана. Над холодными водами этоготечения воздушные массы, охлаждаясь, образуют сплошной покров слоисто-кучевых облаков,в результате на побережье Чили и Перу наблюдаются сплошная облачность и отсутствиеосадков. Юго-восточный пассат создает в этом районе сгон, т.е. отход от берега поверхностныхвод и подъем холодных глубинных вод. Когда побережье Перу находится только под воздействиемэтого холодного течения, этот период характеризуется отсутствием тропических штормов,дождей и гроз, а летом, особенно при усилении идущего навстречу теплого прибрежноготечения Эль-Ниньо, здесь наблюдаются тропические штормы, разрушительной силы грозы,ливни, размывающие почву, жилые постройки, дамбы, насыпи.
Пульсации океанических течений, меандрированиеи смещение их осей к югу или северу оказывают существенное влияние на климат прибрежныхрайонов. Одновременными наблюдениями за распределением температуры в пределах такихкрупномасштабных потоков, как Гольфстрим и Куросио, обнаружены извилины (меандры),имеющие волнообразный характер. Они напоминают меандры рек и в виде сгущения изотермв оси главного потока перемещаются вместе с течением. Например, смещение оси Куросиок югу и северу достигает 350 миль между 34 и 40° с. ш. Положение фронтов Куросио- Ойясио, Гольфстрим — Лабрадорское и других течений испытывает полумесячные, месячные,полугодовые, годовые и многолетние колебания. В связи с этим наблюдаются колебанияклиматологических и метеорологических факторов на побережьях близлежащих материков.Погодные условия Японии связывают с колебаниями фронта Куросио, климатические условияКурильской гряды, о. Хоккайдо и севера о. Хонсю находятся под влиянием холодноготечения Ойясио./>/>Оледенение и климат.
Облик природной среды определяетсяклиматом — результирующей процессов в атмосфере, океане и на поверхности суши, достаточнопостоянной (условно на протяжении 20 — 30 лет) для любого района земного шара. Оледенениетоже продукт климата, но, раз возникнув, оно само становится мощным фактором формированияи изменения климата.
В формировании климата участвуютдеятельные массы звеньев атмосферы, океана и суши. Океан здесь — наиболее инерционноезвено, хотя происходящие в нем процессы служат главным источником климатическихизменений. В планетарной системе атмосфера — океан — суша — оледенение снега и льдыиграют особую роль, так как представляют собой наиболее изменчивый компонент, торасширяя и увеличивая высоту суши, то вызывая разрастание океана. Кроме того, ониобладают сильными обратными связями, вызывающими охлаждение климата в период разрастанияоледенения и потепление при его убывании.
Теплота фазовых превращений природныхльдов составляет около 35% всего внешнего теплооборота Земли как планеты, не считаяотражаемой энергии. Выделение теплоты кристаллизации при формировании атмосферногольда, перенос льда к земной поверхности и в более низкие широты, сопровождаемыйпоглощением теплоты таяния, служат мощными факторами перераспределения тепла наЗемле.
Посмотрим теперь, как влияют на климатледники и ледниковые покровы. Они оказывают возмущающее воздействие на атмосферу:возникает слой инверсии, который тем мощнее и устойчивее, чем больше и холоднееледники. Из-за высокого альбедо поверхности и, как правило, отрицательных значенийтемпературы поверхности снега и льда, а также больших затрат тепла на таяние льдаструктура теплового баланса ледников приобретает своеобразный характер. Крупныеколебания ледников вызывают изменения уровня океана и холодных течений, тем самымоказывая влияние на климат через океан.
Ледниковый покров, подобный Гренландскому(он имеет площадь около 1,8 млн. км2, длину около 2000 км, ширину около 800 км и высоту ледораздела приблизительно 3000 м над уровнем моря), может разрушить циклоны средних размеров, но не способен погасить самые мощные.И действительно, траектории циклонов нередко пересекают Гренландский ледниковыйпокров, хотя их повторяемость над покровом меньше, чем над окружающими морями исушей.
Влияние ледникового покрова на энергетикуатмосферы характеризуют следующие соотношения. Годовой радиационный баланс в среднемдля всего Гренландского ледникового покрова отрицателен — 4,9*1017 кДж/год,а на таяние Гренландского ледника ежегодно затрачивается еще 0,7*1017кДж тепла. Тепловые затраты на поддержание постоянной средней годовой температурыльда должны пополняться эквивалентным теплом 5,6-10 17 кДж/год, приходящим к Гренландиииз низких широт. Если принять среднюю скорость переноса воздушных масс в нижнихслоях тропосферы над Гренландским ледниковым покровом равной 10 м/с, а пути отдельныхчастиц воздуха над ледником оценить в 1000 км, то окажется, что за год над покровом сменяется примерно 200 объемов воздуха. Сопоставляя это количество воздуха сприведенными выше затратами тепла, приходим к выводу, что Гренландский ледниковыйпокров выхолаживает в среднем на 1° слой воздуха толщиной 1500 м. Но в действительности выхолаживание часто достигает 5°, и оно захватывает лишь 300 м.
По мере уменьшения ледников их охлаждающеевлияние уменьшается. Новоземельский ледниковый покров охлаждает над собой на 3°слой воздуха в 70 м, отдельный горный ледник длиной в несколько километров — на2° слой в 75 м, а вся ледниковая система, например, Большого Кавказа, охлаждаетнад горной страной на 1° 50-метровый слой воздуха. В относительно сухих районахледники испаряют влагу и увлажняют атмосферу, а в более влажных влага конденсируетсяна поверхности ледников и атмосфера иссушается.
Особенно сильно воздействует на климатогромный Антарктический ледниковый покров. Здесь формируется ледниковый антициклон,т.е. область повышенного давления над покровным ледником. Глубокие циклоны могут,хоть и изредка, проникать в центральные части ледниковых покровов, что отмечаетсяна всех внутриконтинентальных антарктических станциях.
В результате крутого подъема поверхностина периферии ледниковых щитов она охлаждается примерно на 6° на каждый километр,а из-за выпуклой формы щитов осадки усиливаются на их периферии и ослабляются навнутренних плато. В результате Антарктида «живет» в основном своим краем,где выпадает основная масса осадков, лед движется быстрее всего, интенсивно откалываютсяайсберги. Разрастание ледниковых щитов на первоначальном этапе их истории увеличиваетснежность, что, в свою очередь, способствует их росту. Однако после того как щитдостиг определенных размеров, его дальнейший рост вызывает уменьшение снежностииз-за отклонения путей циклонов, что в конечном счете замедляет и прекращает разрастаниеледникового щита. Это один из механизмов, ограничивавших беспредельный рост оледененияв прошлом.
Высокое альбедо снежно-ледниковыхповерхностей перестраивает радиационный баланс системы Земля — атмосфера. По сравнениюсо средним альбедо земной поверхности отраженная в космос солнечная радиация увеличенанад материковыми ледниковыми покровами в 3,5 раза, над фирновыми областями горныхледников в 2 раза, над островными ледниковыми покровами на 1/3, а над языками горныхледников на 1/5. Роль ледников в радиационном балансе существенно зависит от условийоблачности.
Добавим к этому, что затраты теплана ежегодное таяние всего накопленного за год снега и льда составляют почти 6*1018кДж, или около 0,2% поглощаемой Землей солнечной радиации. А затраты тепла океаномна таяние айсбергов и абразию ледяных берегов почти 1017 кДж/год, что соизмеримос тепловым стоком/ рек в океан.
Таким образом, снега и льды охлаждаютклимат в планетарном масштабе. В основном из-за наличия огромного ледяного материкав южнополярной области южное полушарие Земли на 2,2° холоднее северного. Гренландскийледниковый покров совместно с Восточно-Гренландским холодным течением поддерживаеткруглогодичное существование исландского минимума давления, другой же известныйминимум давления — алеутский, расположенный в стороне от ледниковых покровов, носитсезонный характер. Круглогодичный минимум давления атмосферы сохраняется и вокругдругого континентального ледникового покрова — Антарктического. Это отражается навсем механизме атмосферной циркуляции.
Чем меньше ледник, тем менее заметным становится его климатическоевлияние. Но даже на отдельных небольших ледниках почти всегда изменяется температурав приземном слое воздуха при переходе с ледниковой на каменную поверхность, и наоборот.Это так называемый температурный скачок, который зависит от многих условий: размеровледника, заснеженности ледника и склонов, температуры воздуха, нагрева скал, зависящегоот интенсивности солнечной радиации, т.е. облачности и широты места. На большинствеледников температурный скачок составляет 1 — 2°.
/>/>/>Заключение
Благодаря специфическим физическим свойствам воды она на Землешироко распространена и в твердом, и в жидком, и в газообразном состоянии, образуяледники, океан и водные объекты суши, подземные воды, влагу в атмосфере. Отмеченноево многом и определяет географический облик земного шара в целом.
Границы гидросферы и биосферы практически совпадают. Размещениеорганизмов на планете в целом подчиняется климатической зональности, но существеннозависит от наличия воды и ее физико-химических свойств. Основной средой обитанияживотных служит океан. Растения заселяют и океан, и сушу; в последнем случае ихраспространение во многом определяется тремя факторами: поступлением тепла, характеромпочв и, что особенно важно, наличием воды. Водные объекты служат местом обитаниямногих организмов — гидробионтов.
Благодаря большой массе воды на поверхности Земли и особенностямее тепловых свойств гидросфера Земли регулирует тепловые процессы, поглощая в среднем77% поступающей к земной поверхности солнечной энергии, передавая ее затем в атмосферув результате испарения и последующей конденсации водяного пара (84% всего радиационногобаланса Земли), а также путем турбулентного теплообмена. Гидросфера, таким образом,выступает в качестве мощного нагревателя атмосферы и всей Земли. Широтная климатическаязональность земного шара — в основном следствие неравномерного поступления солнечнойрадиации, обусловленного сферичностью Земли и наклоном земной оси. Вместе с темприродные воды, чьи тепловые свойства зависят от распределения солнечной радиациипо широтам, сами существенно влияют на перераспределение тепла в широтном направлении:с морскими течениями тепло из районов его накопления (низкие широты) переноситсяв районы его расходования (высокие широты), что выравнивает тепловые различия наразных широтах.
Многие свойства атмосферы — это результат воздействия на неегидросферы. Общие закономерности распределения атмосферного давления, пассатныеи муссонные ветры, облачность и другие факторы зависят от распределения суши и водына земном шаре и различия в их нагреве. Также определяемое общей циркуляцией атмосферыперемещение воздушных масс сопровождается их трансформацией над водными объектами(нагревание, охлаждение, насыщение влагой и т.д.). Основным источником осадков наЗемле служит Мировой океан.
Геоморфологический облик современной суши, да и довольно обширнойприбрежной зоны океанов, без всякого сомнения, сформировался под огромным воздействиемгидрологических процессов. Кроме ветровой эрозии, во всех других проявлениях экзогенныхприродных процессов непосредственная или косвенная роль очевидна: физико-химическоевыветривание горных пород немыслимо без участия воды; эрозионно-аккумулятивные процессына суше, абразия морских берегов, формирование дельтовых равнин и шельфа, подводныхканьонов — все это результат мощного воздействия гидрологических процессов. Эрозионно-аккумулятивныепроцессы в речных бассейнах изменяют горные системы, сформировавшиеся в результатеэндогенных процессов. В современном рельефе суши многочисленные формы обязаны своимпроисхождением эрозионной, транспортирующей и аккумулирующей роли текущей воды(овраги, речные долины, русла рек и их поймы, дельтовые равнины и т.д.). Ледникитакже создают при своем движении специфические формы рельефа (троговые долины, мореныи т.д.).
Таким образом, мы видим, какое огромное значение имеют поверхностныеводы для нашей планеты. Поэтому мы должны понимать, что наше вмешательство в процессы,сформировавшиеся задолго до нашего появления, может нарушить хрупкое равновесиев действиях природных сил. Мы должны научиться разумно использовать природные ресурсы,сводить на нет наше отрицательное влияние на природные процессы, защитить их отсамих себя.
/>Список использованной литературы
1. Богословский Б.Б., Самохин А.А., Иванов К.Е., Соколов Д.П. Общая гидрология.- Л.: Гидрометеоиздат, 1984 — 422 с.
2. Быков В.Д., Васильев А.В. Гидрометрия. Учебник для ВУЗов по специальности«Гидрология суши». — Л.: Гидрометеоиздат, 1977 — 448 с.
3. Великанов М.А. Гидрология суши. — Л.: Гидрометеоиздат, 1964 — 404 с.
4. Виссмен У. и др. Введение в гидрологию. — Л.: Гидрометеоиздат, 1979 — 470стр.
5. Григорьев С.М. Роль воды в образовании земной коры. М.: Недра, 1971 — 263с.
6. Давыдов Л.К. и др. Общая гидрология. — Л.: Гидрометеоиздат, 1973 — 462 с.
7. Железняков Г.В. Гидрология и гидрометрия. — М.: Высшая школа, 1981 — 264с.
8. Константинов А.С. Общая гидробиология. — М.: Высшая школа, 1979 — 480 с.
9. Константинов Н.М. Гидрология и гидрометрия. — М.: Высшая школа, 1980 — 199с.
10. Котляков В.М. Снег и лед в природе Земли. — М.: Наука, 1986 — 160 с.
11. Малхасян Э.Г., Рудич К.Н. Изменчивый лик Земли. — М.: Недра, 1987 — 140 с.
12. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. — М.: Высшая школа, 1991- 368 с.
13. Мишон В.М. Поверхностные воды Земли: ресурсы, использование и охрана. — Воронеж:изд-во Воронежского университета, 1996 — 220 с.
14. Соколов А.А. Вода: проблемы на рубеже XXI века. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986.
15. Спенглер О.А. Слово о воде. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980 — 152 с.
16. Субботин А.И. Ландшафт и воды. — М.: Мысль, 1976 — 207 с.
17. Уист Р. Дж.М. Де. Гидрология с основами гидрологии суши. — М.: Мир, 1969- 312 с.