Гидросфера, ее состав и структура

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ» 

       Кафедра психологии, психогигиены и экологии (ППЭ) 
 
 
 
 
 

       РЕФЕРАТ

       по

       ЭКОЛОГИИ 

Тема: Гидросфера, ее состав и структура 
 
 

       Выполнил  студент: Герасимов В.И

       Институт: МТИ

       Курс: 2

       Специальность: 151001 «Технология автоматизированного  производства»

       Шифр: 0306130044 
 

       Проверил  преподаватель: Маринова О.А. 

       Оценка: 

       Подпись преподавателя: 

       Дата:  
 
 
 
 
 
 

       Санкт-Петербург

       2011 г. 

Содержание

1. Введение…………..………………………………………………………….3

2. Вода и ее роль  на Земля……………………………………………….…..4

3. Океан……………………………………………………………………..…….8

4. Реки………………………………………………………………….………..11

5. Озера…………………………………………………………………………14

6. Ледники…………………………………………………………………….…16

7. Воздействие на гидросферу…………………………………….………..22

8. Заключение…………………………………………………………………24

Литература…………………………………………………………….………25

Приложения…...........…………………………………………………….......27 
Вода стоит особняком в истории нашей

планеты: нет природного тела, которое

могло бы сравняться с ней по влиянию на

ход основных самых  грандиозных

глобальных проблем. Вода - своеобразный

минерал, обеспечивающий существование

живых организмов на земле…"

В.И. Вернадский.

1. Ведение

ГИДРОСФЕмРА (гидро - от греч. hydor -- вода и сфера), совокупность вод земного шара, водная оболочка Земли, располагающаяся между  атмосферой и "твердой" земной корой. Включает в себя всю химически  не связанную воду вне зависимости  от ее состояния: жидкую, твердую, газообразную. Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные  воды и ледники, снеговой покров, а  также водяные пары в атмосфере  и воду, содержащуюся в живых организмах.

Я выбрал тему "Гидросфера Земли" потому,что вода играет очень большую роль в жизни всего живого на Земле. Без воды не могло бы быть человека, животного и растительного мира. Кроме того, для жизни необходимы температуры в диапазоне от 0 до 100° С, что соответствует температурным пределам жидкой фазы воды. Для многих живых существ вода служит средой обитания.

Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство средней  планетарной температуры атмосферы, а с другой - за счет фитопланктона  продуцирует почти половину всего  кислорода атмосферы.

Водная среда  используется для лова рыбы и других морепродуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (марганца, никеля, кобальта) и нефти, перевозки  грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек  применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например выработки электроэнергии и т.п.

Экологическая угроза гидросфере поставила перед  международным сообществом задачу принятия срочных мер по спасению среды обитания человечества. Их особенностью является то, что ни одно государство  в отдельности даже с помощью  строгих мер не способно справиться с экологической угрозой. Поэтому  необходимо международное сотрудничество в этой области, принятие оптимальной  экологической стратегии, включающей концепцию и программу совместных действий всех стран. Эти меры должны соответствовать принципам современного международного права.

2. Вода и ее роль на Земле.

Вода является важной составной частью всех компонентов  биосферы и одним из необходимых  факторов существования живых организмов. Основная её часть (94.1%) заключена в  Мировом океане, который занимает примерно 70% поверхности Земного  шара. Общая масса океанических вод  составляет свыше 1300 млн. км. Около 24 млн. км воды содержится в ледниках, причём 90% этого объёма приходится на ледяной  покров Антарктиды. Столько же воды содержится под землёй. Поверхностные  воды озёр составляют приблизительно 0,18 млн. км (из них половина солёные), а реки - 0,002 млн. км (Приложение 1).

Количество  воды в телах живых организмов достигает примерно 0,001 млн. км. Из газов, растворённых в воде, наибольшее значение имеют кислород и углекислый газ. Количество кислорода в океанических водах изменяется в широких пределах в зависимости от температуры  и присутствия живых организмов. Концентрация углекислого газа также  варьируется, а общее количество его в океане в 60 раз превышает  его содержание в атмосфере.

Гидросфера  формировалась в связи с развитием  литосферы, выделившей за геологическую  историю земли значительный объём  водяного пара и так называемых ювенильных (подземных магматических) вод.(3, 47)

Именно в  воде первоначально зародилась жизнь. Многие учёные высказывают суждение о том, что кровь человека и  животных повторяет химический состав той среды, из которой в далёком  прошлом произошла жизнь (Приложение 2).

Все без исключения живые существа содержат в своём  организме приблизительно 80% воды (по весу). Масса воды, входящей в живые  организмы (биологической воды), составляет 1120 км, подавляющая часть которой  проходит через живые организмы  в результате обмена веществ - метаболизма. Без воды жизни нет: при обезвоживании  организма на 10% человек теряет сознание, а на 12% - погибает (без воды человек  может жить не более 5 суток). По выражению  французского естествоиспытателя Э. Реймон-Дюбуа, "живые организмы есть не что  иное, как "одушевлённая вода".

Вода является обязательным компонентом практически  всех технологических процессов  как сельскохозяйственных, так и  промышленных производств. Она выступает  то как сырьё, то как теплоноситель, то как транспортная система, то как  растворитель и как среда, удаляющая  отходы производства.

Вода как "жизненный" растворитель, то есть растворитель, к котором осуществляются все жизненно важные процессы, отвечает трём необходимым требованиям - амфотерности, химической активности без изменения  природы растворяемого вещества и высокой диэлектрической проницаемости. Другого такого растворителя в природе  не существует.

Мировой океан  является лёгкими планеты, поскольку  продуцирует своим фитопланктоном половину всего кислорода атмосферы.

Мировой океан  является регулятором климата на нашей планете: холодные воды на полюсах  поглощают углекислый газ из воздуха  и отдают его в нагретых тропических  и экваториальных водах.

Мировой океан  является самым сильным поглотителем солнечной энергии (поглощает в 2-3 раза больше, чем суша); от поверхности  океана отражается всего 8% падающей энергии. Как следствие, средняя температура  поверхности океана на 3,6 Со больше температуры поверхности земли.

Мировой океан  является богатейшим источником минеральных  ресурсов: он содержит 5х10 т минерального сырья, в том числе: урана - 2х10, серебра - 5х10 , меди - 1,5х10 , золота - 5,1 х 10т. (2, 136-137)

Круговорот  воды на Земле.

Круговорот  воды на Земле называется гидрологическим  циклом. Он включает поступление воды в атмосферу при её испарении  и возвращение её назад в результате конденсации и выпадения осадков (Приложение 3).

Количество  осадков - основной фактор, определяющий, какой тип экосистемы развивается  на данной территории (от 0 до 3 м в  год). Вода, выпадающая в виде осадков, может или впитываться в почву (инфильтрация), или стекать по ней (поверхностный сток). Впитавшаяся  вода или удерживается почвой (капиллярная  вода), или просачивается вниз по тропам и трещинам в земле (гравитационная вода) до малопроницаемого слоя горной породы или глины, заполняя все поры и трещины (грунтовые воды). Гравитационная вода становится грунтовой, когда достигает  уровня грунтовых вод.

Слои пористого  материала, по которым движется вода, называются водоносными горизонтами. Иногда водоносный слой выходит на поверхность, образуя естественные родники. Родники питают ручьи, реки и озёра, таким образом грунтовые  воды вновь становятся поверхностными. Поверхностная вода частично испаряется и вновь попадает в атмосферу  и т.д.

Таким образом, круговорот воды в природе включает три основные петли: 1) поверхностный  сток - вода становится частью поверхностных  вод;

2) испарение  (транспирация) - впитываемая почвой  вода удерживается в качестве  капиллярной, а затем возвращается  в атмосферу, испаряясь с поверхности  или поглощаясь растениями;

3) грунтовые  воды - вода попадает под землю  и движется сквозь неё, питая  колодцы и родники, т.е. вновь  попадает в систему поверхностных  вод.

Круговорот  воды в природе постоянно очищает  и пополняет пресноводные системы. С осадками выпадает пресная вода, очищенная при испарении. Попадая  на поверхность, дождевая вода захватывает  частицы почвы, детрит с микроорганизмами, химикаты - образуется поверхностный  сток, который загрязнён. При просачивании через грунт вода очищается. Таким  образом, грунтовые воды - это обычно вода пресная и высокого качества, пригодная для питья. В цивилизованных странах для хозяйственно-питьевых целей до 80% используется вода подземных  источников, в РФ - до 30%.

Всякая вода, которую мы употребляем, изымается  из кругооборота и возвращается, как  правило, загрязнённая отходами различных  производств.

Для снижения расхода пресной воды необходимо:

- внедрять  капельное орошение (в США на  орошение расходуется до 80% пресной  воды);

- уменьшить  расход воды на бытовые нужды  (в среднем в России на одного  жителя расходуется 400-600 л в  сутки, а в странах Западной  Европы - менее 200 л);

- уменьшить  потери воды в водопроводно-канализационной  системе;

- для многих  технических нужд использовать  предварительно очищенные от  мусора ливневые стоки;

- шире внедрять  водооборотные системы. (2,145-146)

3. Океан.

Океан (греч. Okeanos) (Мировой океан), непрерывная  водная оболочка Земли, окружающая материки и острова и отличающаяся общностью  солевого состава. По существу Земля -- это водная планета, так как Мировой  океан занимает 70,8% ее территории. В  Северном полушарии на долю водной поверхности приходится 60,6%, а в  Южном -- 81%.

Мировой океан  делится материками на четыре океана. Самый крупный и глубокий из них -- Тихий океан. По площади -- 178,62 млн. км²-- он занимает половину всей водной поверхности Земли. Средняя его глубина (3980 м) больше средней глубины Мирового океана (3700 м). В его пределах находится и самая глубоководная впадина -- Марианская (11022 м). В Тихом океане сосредоточено более половины объема воды Мирового океана (710,4 из 1341 млн. км3).

Второй по размерам -- Атлантический океан. Его  площадь 91,6 млн. км², средняя глубина 3600 м, наибольшая -- 8742 м (возле Пуэрто-Рико), объем 329,7 млн. км³. Далее по размерам идет Индийский океан, который имеет площадь 76,2 млн. км², среднюю глубину 3710 м, наибольшую -- 7729 м (возле Зондских островов), объем воды 282,6 млн. км³. Самый маленький и самый холодный -- Северный Ледовитый океан, с площадью всего 14,8 млн. км² (4% Мирового океана), средней глубиной 1220 м (наибольшая -- 5527 м), объемом воды 18,1 млн. км³. Иногда выделяют Южный океан -- условное название южных частей Атлантического, Индийского и Тихого океанов, прилегающих к Антарктическому материку. В составе океанов выделяются моря.

Особенности строения океана. По геоморфологическим и геологическим признакам в  океанах выделяют: подводную окраину  материков (шельф, материковый склон  и материковое подножие), переходные зоны от океана к материку, в частности  системы островных дуг со свойственным им интенсивным вулканизмом и  сейсмичностью; ложе океана и срединно-океанические хребты. Дно океана образует земная кора океанического типа с малой  мощностью (8-10 км) и отсутствием гранитно-метаморфического слоя. Ложе океана сложено базальтами; на них залегает чехол глубоководных  осадков, мощность которых уменьшается, а подошва омолаживается по направлению  к срединно-океаническим хребтам.

Сколько соли в океане. Морская вода--это раствор 44 химических элементов. Важную роль играют соли. Общее количество солей в  Мировом океане измеряется астрономической  цифрой 49,2·10¹⁵ т. Если всю морскую соль в сухом виде распределить по поверхности суши, то ее слой составит почти 150м.

Средняя соленость  воды Мирового океана 35 промилле (то есть в каждом килограмме воды содержится 35 г соли), в тропических морях  соленость может достигать 42 промилле. Сильно распреснены воды в устьях крупных рек. Например, при сравнительно небольшом объеме вод Северного  Ледовитого океана в него впадает  несколько крупных рек -- Енисей, Обь, Лена, Макензи и другие. Он наиболее распреснен, особенно у поверхности, где средняя годовая температура  чуть выше -1 °С (при средней для  всего Мирового океана 17,5 °С). Зимой 9/10 площади Северного Ледовитого океана покрыто дрейфующими льдами толщиной до 4,5 м. От Гренландского ледникового  щита постоянно откалываются айсберги , один из которых стал причиной крупнейшей морской катастрофы и гибели в 1912 пассажирского судна "Титаник". Но гораздо более крупные айсберги встречаются близ Антарктиды (см. Ледники).

Океан -- регулятор  тепла. Самая высокая температура  у поверхности воды в Тихом  океане -- 19,4 °С; Индийский океан имеет 17,3 °С; Атлантический -- 16,5 °С. При таких  средних температурах вода в Персидском заливе регулярно нагревается до 35 °С. С глубиной температура воды, как правило, падает. Хотя бывают исключения, обусловленные поднятием глубинных  теплых вод. Примером может служить  западная часть Ледовитого океана, куда вторгается Гольфстрим. На глубине 2 км на всей акватории Мирового океана обычно температура не превышает 2-3 °С; в Северном Ледовитом океане она еще ниже.

Мировой океан -- мощный накопитель тепла и регулятор  теплового режима Земли. Если бы океана не было, средняя температура поверхности  Земли составила бы -21 °С, то есть была бы на 36° ниже той, которая имеется  в действительности.

Течения Мирового океана. Воды океана находятся в  постоянном движении под воздействием различных сил: космических, атмосферных, тектонических и др. Наиболее выражены поверхностные морские течения, преимущественно ветрового происхождения. Но весьма распространены 3 течения, возникающие  из-за разной плотности масс. Течения  в Мировом океане подразделяются по преобладающему в них направлению  на зональные (идущие на запад и восток) и меридиональные (несущие воды на север и юг). Течения, идущие навстречу  соседним, более мощным течениям, называются противотечениями. Специально выделяют экваториальные течения (вдоль экватора). Течения, изменяющие свою силу от сезона к сезону, в зависимости от направления прибрежных муссонов, называются муссонными.

Самое мощное во всем Мировом океане -- Циркумполярное, или Антарктическое, круговое течение, обусловленное сильными и устойчивыми  западными ветрами. Оно охватывает зону в 2500 км по ширине и километровые толщи по глубине, пронося каждую секунду около 200 млн. т воды. Для  сравнения -- крупнейшая река мира Амазонка несет лишь около 220 тыс. т воды в  секунду.

В Тихом океане наиболее сильно Южное пассатное  течение, направляющееся с востока  на запад, со скоростью 80-100 миль в сутки. К северу от него находится противотечение, а еще северней -- Северное пассатное  течение с востока на запад. Зная направление течений, местные жители издавна использовали их для своих  передвижений. Вслед за ними воспользовался этим знанием и Т. Хейердал для  своего знаменитого путешествия  на "Кон-Тики". Аналоги пассатных (буквально "благоприятствующих переезду") течений и противотечений имеются  в Индийском и в Атлантическом  океанах.

Из меридиональных течений наиболее известны Гольфстрим и Куросио, которые переносят  соответственно 75 и 65 млн. т воды в  секунду.

Для многих районов  Мирового океана (западные берега Северной и Южной Америки, Азии, Африки, Австралии) характерен апвеллинг, который может  быть вызван ветровым сгоном поверхностных  вод от берега. Поднимающиеся глубинные  воды нередко содержат большое количество питательных веществ, и места  апвеллинга связаны с зоной высокой  биологической продуктивности.

Приливы и  отливы. Изменение взаимного расположения Земли и Луны вызывает в Мировом  океане приливы и отливы. В открытом океане высота прилива невелика -- порядка 1 м, но в воронкообразных заливах, в их самой узкой части высота может превышать 10 м. В Атлантическом  океане, в заливе Фанди, прилив достигает  высоты 16-17м, в Охотском море, в Гижигинской  губе, высота прилива-12-12м. Океан и  волны. Океан практически всегда находится в движении. Одно из наиболее ярких его выражений -- ветровые волны, особенно во время шторма, который  так впечатляюще изображен на картине И. К. Айвазовского "Девятый  вал". При шторме высота ветровых волн в открытом океане может превышать 10 м. Максимальная зафиксированная  высота волн составила 25 м. В числе  самых штормовых мест в Мировом  океане -- северная часть Атлантики  в зимнее время. Всем морякам известны "ревущие сороковые". В Атлантическом океане находится знаменитый "Бермудский треугольник" -- место гибели многих судов и самолетов, в том числе из-за необычайно трудных условий навигации. Название Тихого океана не соответствует его нраву. "Тихим" он назван Магелланом, экспедиции которого сопутствовала удивительно тихая погода. На самом деле он самый бурный и непредсказуемый из океанов, в значительной мере из-за частых тайфунов.

Другая характерная  черта Тихого океана -- цунами, вызванные  подводными землетрясениями. Высота цунами у побережья может достигать 30-50 м. Обрушиваясь на берег, они приводят к массовой гибели людей и катастрофическим разрушениям. За последнее тысячелетие  берега Тихого океана подвергались ударам цунами 1000 раз. Случаются цунами и  в Атлантическом, и Индийском  океанах, но их было всего несколько  десятков. В числе самых разрушительных цунами те, которые случились в 1703 в Японии (погибло около 100 тыс. чел.) и в 1883 в результате извержения вулкана  Кракатау (погибло 40 тыс. чел.). Неоднократно обрушивались цунами и на Курильские острова , приводя к опустошительным  разрушениям и гибели людей.

Таким образом  большая часть вод Земли сосредоточена  в океанах. Все океаны соединяются  между собой, образуя единый Мировой  океан. В глубинах океана всегда поддерживается постоянная температура. Идеально спокойная  обстановка без всяких катаклизмов. Возможно это-то и позволило появиться  жизни на планете Земля, ведь земная жизнь зародилась именно в океане.

4. Реки.

Реки - естественные водные потоки, текущие в выработанном ими русле и питающиеся за счет поверхностного и подземного стока  с их бассейнов. Всякая река имеет  истоки устье, или дельту. Реки с  притоками образуют речную систему, характер и развитие которой обусловлены  главным образом климатом, рельефом, геологическим строением и размерами  бассейна, то есть той прилегающей  местности, откуда идет сток (см. бассейн  речной). Между речными бассейнами проходит граница -- водораздел.

К важнейшим  характеристикам относятся: водоносность, структура стока по источникам питания, тип водного режима, длина реки, площадь водосбора, уклон водной поверхности, ширина и глубина русла , скорость течения воды, ее температура, химический состав вод и др.

Типы рек. Существуют различные классификации  рек. Все реки разделяются на горные реки с быстрым течением, текущие  в узких долинах, и равнинные -- с характерным медленным течением и широкими террасированными долинами. Наиболее употребимо деление рек  по размерам. К малым относятся  реки длиной до 200 км и площадью водосбора  до 3000 кв. км. Часто отдельно выделяют ручьи, относят к ним небольшие  водотоки, длиной менее 10 км. Наряду с  количественными характеристиками, нередко указывается, что малой  следует считать такую реку, бассейн  которой располагается в одной  географической зоне. В повседневном обиходе понятие "малые реки" обычно употребляется применительно  ко всем рекам, имеющим только местное  значение в масштабах страны или  крупного региона (например, Истра).

Принципиальным  отличием средних рек от малых  является то, что они полностью  дренируют подземные воды своего речного бассейна. Именно сток средних  рек лучше всего характеризует  зональные условия своего формирования. Указанные верхние пределы длины  и площади водосбора малых  рек являются в средней полосе России хорошим критерием степени  полноты дренирования подземных  вод. Характерный пример средней  реки -- Москва.

Большая река протекает в пределах нескольких географических зон. Сток такой реки является транзитным в пределах отдельных  географических зон, например, Волга  в районе Астрахани. Условно к  категории больших рек относят  равнинные реки, имеющие площадь  водосбора больше 50 тыс. км² .

При любой  системе подсчетов малых рек  подавляющее большинство. На малые  реки длиной менее 100 км приходится около 99% общего числа рек России (всего  более 2 млн.) и свыше 90% их протяженности.

Крупнейшие  реки мира. Наибольшее внимание всегда привлекали большие реки. Самая водоносная река мира -- Амазонка, за ней следуют  Конго, Ганг с Брахмапутрой, Янцзы  и Енисей. Самые длинные реки мира -- Нил(хотя он не входит в число самых  водоносных, поскольку значительную часть своего пути протекает через  Сахару), Миссисипи с Миссури и  Амазонка.

Из российских рек самые водоносные -- Енисей, Лена, Обь. Крупнейшая европейская река Волга  занимает пятое место. Такая известная  река, как Дон, занимает по водоносности в России лишь 19-е место, что объясняется  низкой обеспеченностью ресурсами  речного стока степной зоны, в  пределах которой он формируется.

Режим реки. Реки характеризуются весьма неравномерным  распределением стока во времени. Большинство  рек России проносят 60-70% объема воды за сравнительно короткий период весеннего  половодья. В это время талая  вода стекает по промерзшей и хорошо увлажненной поверхности водосборов с наименьшими потерями на фильтрацию и испарение. Именно в период половодья  реки чаще всего выходят из берегов  и затапливают прилегающие территории (см. Наводнение). Летом и зимой  обычно наблюдается маловодье -- межень, когда реки питаются подземными водами, ресурсы которых тоже в значительной мере пополняются в весенний период. Летом большая часть осадков  расходуется на испарение, до уровня грунтовых вод и тем более  до рек доходит лишь небольшая  часть атмосферных осадков. Зимой  выпавшие осадки аккумулируются в виде снега. Лишь осенью на российских реках  бывают небольшие паводки.

Реки Дальнего Востока и Кавказа отличаются от равнинных рек России по гидрологическому режиму. Первые разливаются осенью -- во время муссонных дождей; на кавказских реках максимальные расходы воды наблюдаются летом, когда тают высокогорные ледники и снежники.

Сток рек  меняется от года к году. Нередко  случаются маловодные и многоводные  периоды, когда река характеризуется  пониженной или, напротив, повышенной водностью. Например, в 1970-х на Волге  наблюдалось маловодье, в связи  с чем быстро падал уровень  бессточного Каспийского моря, для  которого Волга -- основной поставщик  воды. С 1978 наступила фаза повышенной увлажненности в бассейне Волги, сток ее ежегодно стал превышать средний  многолетний, и уровень Каспийского  моря стал повышаться, в результате чего затапливались прибрежные территории. Большая часть рек России ежегодно покрывается льдом. Продолжительность  ледостава на севере России составляет 7-8 месяцев (с октября по май). Вскрытие рек ото льда -- ледоход -- одно из самых впечатляющих зрелищ, часто  сопровождается наводнением.

Значение  рек. Река -- основной источник гидроэнергии и важнейший транспортный путь. Реки имеют большое эстетическое и  рекреационное значение как неотъемлемый элемент окружающей среды. Широкое  вовлечение рек в хозяйственный  оборот привело к полному преобразованию многих из них. Сток таких рек, как  Волга, Днепр, Ангара, в значительной мере зарегулирован водохранилищами. Многие из них, особенно протекающие  в южных районах, где велика потребность  в орошении, разбираются на нужды  ирригации. По этой причине Амударья и Сырдарья уже практически не впадают в Аральское море, и оно стремительно высыхает.

Один из самых  негативных результатов антропогенного воздействия на реки -- их массовое загрязнение  сточными водами и другими отходами хозяйственной деятельности. Угрозы качественного истощения речных водных ресурсов можно избежать, если осуществлять комплекс водохозяйственных  мероприятий, включающий не только традиционную очистку сточных вод, но и такие  кардинальные меры, как изменение  технологии производства с целью  многократного уменьшения расходования воды и образования отходов.

Таким образом  реки сыграли выдающуюся роль в истории  человечества, С ними связано становление  и развитие человеческого общества. С исторических времен реки использовались как пути сообщения, для рыболовства, сплава леса, орошения полей и водоснабжения. Люди издавна селились по берегам  рек -- это подтверждает и фольклор, в котором Волгу называют "матушкой", а Амур -- "батюшкой".