Что такое территория территориальный комплекс. Большая энциклопедия нефти и газа

Чтобы лучше разобраться, что такое атмосфера, гидросфера, литосфера, необходимо рассмотреть такой термин, как «географическая оболочка».

Географическая оболочка - это совокупность геосфер Земли: земной коры, гидросферы и атмосферы. Они составляют собой единое целое и существуют взаимосвязано. Так, солнечная энергия трансформируется в тепловую, кинетическую, электрическую, химическую и др. в пределах литосферы. Там же она накапливается, передается другим сферам - воздушной и водной.

Что такое гидросфера

Под термином «гидросфера» понимают водную оболочку Земли. Сюда входят воды как наземные (реки, озера, моря, океаны), так и подземные (грунтовые), а также снеговой покров, ледники, пар в атмосфере.

Что такое гидросфера? Определение понятия таково: это совокупность всех вод нашей планеты. Наиболее важные элементы, входящие в состав гидросферы: реки, болота, озера, ледники и грунтовые воды.

Реки имеют огромное значение, они переносят массы воды на большие расстояния. Болота, как и горные ледники, являются источником питания для рек. Ледники являются хранилищем пресной воды.

Водохранилища - это искусственные водоемы, созданные человеком для хозяйственной деятельности.

Состав гидросферы:

Как видно из этих данных, наибольшая доля вод приходится на Мировой океан, а на реки Земли - всего лишь 0,0001%. Все эти части гидросферы взаимосвязаны между собой, и вода может переходить из одной классификации в другую.

Вода и ее особенности

Вода - это уникальный химический элемент, который присутствует на нашей планете в трех агрегатных состояниях. Но наиболее полезное - жидкое, именно в таком виде вода является необходимым источником для существования всего живого. Для многих организмов это не просто источник питания, а среда обитания. Доказано, что первые организмы обитали в воде, а уже потом, в процессе эволюции, вышли на сушу. Таким образом, главной характеристикой гидросферы является наличие огромного количества живых организмов.

Что такое гидросфера? Можно сказать, что это совокупность воды нашей планеты.

Функции водной оболочки

Выделим несколько наиболее важных функций гидросферы:

1. Аккумулирующая. Вода накапливает огромное количество тепла и обеспечивает постоянную среднюю температуру планеты.
2. Производство кислорода. Как говорилось выше, в водной оболочке Земли проживает большое количество живых организмов, среди которых присутствует фитопланктон. Именно он продуцирует большую часть кислорода атмосферы. А кислород, в свою очередь, необходим для нормальной жизнедеятельности большинства организмов.
3. Гидросфера, в частности, Мировой океан, является огромной ресурсной базой. Здесь ведется вылов различных видов рыб, добываются минеральные ресурсы. Человечество также использует сами воды для различных целей: для очистки, извлечения энергии, охлаждения и др.
4. Водная оболочка является отличной питательной средой для разных вредных микроорганизмов. Через нее могут передаваться определенные заболевания.

Использование водных ресурсов

1. Водопотребители . Это отрасли, использующие воду для определенных целей, но не возвращающие ее. Среди них теплоэнергетика, сельское хозяйство, черная и цветная металлургия, целлюлозно-бумажная и химическая промышленность.
2. Водопользователи . Это отрасли, которые используют воду для своих нужд, но потом всегда ее возвращают. Например, службы хозяйственно-питьевого потребления, морской и речной транспорт, судоходство, рыбное хозяйство.

Стоит отметить, что для жизнеобеспечения города с населением 1 млн человек необходимо более 300 тысяч м³ чистой воды в сутки, причем более 75% вод возвращаются непригодными для живых организмов, т.е. загрязненными.

Классификация вод по целевому назначению

• Питьевая вода - используется человеком для утоления жажды. В ней должно быть минимальное количество токсических и химических веществ.
• Минеральная вода - добывается из подземных источников путем бурения. Используется человеком в лечебных целях.
• Промышленная вода - это необязательно тщательно очищенная от примесей вода, т.к. она используется в промышленности.
• Теплоэнергетическая вода - термальная. Может использоваться в любых отраслях народного хозяйства.

Техническая вода

Подразделяется на несколько видов:

1. Вода для полива. Используется в сельском хозяйстве, не требует сложной очистки от примесей.
2. Энергетическая вода. Применяется для отопления помещений. Воду нагревают до газообразного состояния.
3. Хозяйственно-бытовая вода. Используется для разных нужд в больницах, столовых, прачечных и банях.

В промышленности почти половина воды используется для охлаждения оборудования. В таком случае она не загрязняется.

У технологической воды тоже есть несколько классификаций. Выделяют:

• Промывочную - используют для промыва различных материалов (твердых, газообразных и жидких).
• Средообразующую - применяют для обогащения руд, растворения пород во время добычи полезных ископаемых.
• Реакционную - используют для ускорения или замедления различных реакций.

Нерациональное использование вод и пути решения проблем

Самая большая проблема - это перерасход поверхностных вод. В результате возникают такие региональные катаклизмы, как гибель животных и растений, осушение болот, падение уровня воды в реках.

Чтобы не было перерасхода ценного ресурса, необходимо рационально его использовать, создавать замкнутые циклы использования воды в промышленности, экономить на бытовом уровне.

Перерасход грунтовых вод происходит из-за повышенного забора и пониженного количества осадков, когда подземные хранилища не успевают пополнить истраченные запасы. Чтобы решить эту проблему, необходимо учитывать особенности территории, с которой происходит забор воды.

Если вовремя не реагировать на вышеописанную проблему, может возникнуть следующая - просадка грунта. Когда подземные источники истощены, в недрах земли возникают полости, почва уже ничем не поддерживается и оседает. Это опасно тем, что просадка может быть неожиданной в местах, где находятся люди.

Чтобы эта проблема не застала врасплох, необходимо уменьшать потребление грунтовых вод, ставить высококачественные фильтры для повторного использования отработанной жидкости.

Еще одна проблема, возникающая из-за чрезмерного употребления подземных вод, - подток соленой воды. Это происходит из-за понижения давления внутри полостей в результате уменьшения уровня грунтовой воды.

Загрязнение вод

Что такое загрязнение гидросферы? Это загрязнение вод - одна из глобальных проблем человечества. Происходит перенасыщение нефтепродуктами. Для очищения необходимо вылавливать не только плавающие на поверхности масла, но и осадок, опускающийся на дно. Химическая промышленность является одним из главных источников загрязнения не только гидросферы, но и атмосферы.

Целлюлозно-бумажная промышленность засоряет близлежащие территории нерастворимыми волокнами и другими веществами. Из-за этого у воды появляется неприятный запах и вкус, меняется цвет, усиливается рост бактерий и грибов.

ТЭЦ сбрасывают отработанную воду обратно в водоемы. Если учитывать, что она обычно намного теплее, можно понять: происходит нагревание всего водохранилища. Это неблагоприятно сказывается на местных флоре и фауне. Воды начинают цвести, т.к. усиливается рост цианобактерий, водорослей и другой растительности. Жидкость приобретает неприятный запах и вкус.

Сплав леса также неблагоприятно сказывается на состоянии воды. Реки засоряются, загрязняются. К тому же данная хозяйственная деятельность наносит вред рыбе и животным, обитающим в реке, по которой происходит сплав. От недостатка кислорода гибнет молодняк рыбы, икра. Видовой состав уменьшается.

Человеческая жизнедеятельность наносит вред окружающей среде, особенно гидросфере и биосфере. Сточные воды из канализаций оказываются в грунте, вредные вещества попадают не только в почву, но и в подземные воды, реки и озера. Кроме вредных органических веществ в сточных водах находятся различные примеси: радиоактивные элементы, тяжелые металлы, продукты органического синтеза.

Вода имеет уникальное свойство - она может самовозобновляться и самоочищаться благодаря солнечной энергии.

Гидросфера земли - хрупкая структура. Чтобы решить проблему ее загрязнения, необходимо принять ряд мер:

• обеспечение каждого предприятия современной водоочистительной установкой;
• установка качественных фильтров для бытовой воды;
• совершенствование замкнутых циклов потребления воды.

Что такое гидросфера и как она важна, знает, пожалуй, каждый человек, но не многие задумываются о том, с какой катастрофической скоростью происходит загрязнение вод. Если бы каждый приложил усилия для сохранения чистой воды, катастрофа бы не была такой масштабной. Гидросфера земли уже никогда не восстановится полностью, но человечеству под силу сделать так, чтобы нынешние запасы не оказались загрязненными.

Гидросфера – прерывистая водная оболочка земли. Что входит в ее состав? Каким образом она распределена на нашей планете? Почему без нее немыслима жизнь?

Гидросфера представляет собой одну из геологических оболочек нашей планеты. Она включает в себя океаны, моря, все водные объекты суши (реки, озера, болота и водохранилища), подземные воды, ледники и снежный покров. Основным компонентом гидросферы является вода.

Часто гидросферу рассматривают как глобальную открытую систему, которая занимает 75% поверхности земного шара. Гидросфера содержит 1,5 млрд. км 3 воды, 96% из которых приходится на долю Мирового океана. В подземных и почвенных водах, реках, озерах, болотах, водохранилищах и ледниках запасы воды измеряются миллионами км 3 . В атмосфере воды значительно меньше, и ее объем не превышает 15 тыс. км 3 .

Вода – единственное химическое соединение, которое существует в природе в виде и жидкости, и твердого вещества (лед), и газа (пары воды). Всем хорошо известно, что вода при нормальных условиях – бесцветная прозрачная жидкость без запаха. Она обладает целым рядом удивительных физико-химических свойств:

высоким поверхностным натяжением (с этим свойством связано значительное капиллярное поднятие воды, что способствует питанию растений по корневым системам);
высокими температурами кипения и замерзания;
удельные энтальпии (теплосодержание) плавления и испарения выше, чем у большинства веществ;
плотность воды в жидкой фазе больше плотности льда, поэтому лед плавает на поверхности воды, и водоемы не замерзают до дна.

Вода является прекрасным растворителем для многих веществ. Благодаря высокой растворяющей способности воды в ней содержатся практически все химические элементы, из которых наиболее важны для живых организмов. Обилие растворенных элементов превращает водную среду в своеобразный «ведьмин студень», в котором возможны самые фантастические преобразования энергии, вещества и информации. Почти все биохимические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организмов, сводятся к реакциям в водных растворах.

В широком смысле границы гидросферы определяются границами распространения воды как химического соединения. Верхняя граница обнаружения воды находится на высоте 8–18 км, где молекулы воды разлагаются под действием УФ-излучения. Нижняя граница водной оболочки располагается на глубине около 10 км ниже дна океана и на 6–14 км ниже уровня земной поверхности. По определению В. И. Вернадского, нижняя граница гидросферы – это та область земной коры, где при высоких температурах (до 1800° С) протекают не только процессы разложения, но и синтез молекул воды.

С точки зрения экологии, границы гидросферы определяются более четко и совпадают с границами водных объектов: морских и пресноводных водоемов и водотоков суши.

Гидросфера – динамически активная оболочка. Горизонтальный перенос и перемешивание масс воды определяет постоянное перераспределение их свойств, передачу на огромные расстояния и глубины.

Как уже упоминалось, около 96% объема гидросферы приходится на долю Мирового океана. Его главной особенностью является консервативность и устойчивость во времени. Особенно удивительно сохранение постоянства солевого состава океанской воды: процентное соотношение в ней основных солей остается неизменным в любом районе океана и на всех глубинах, независимо от степени распреснения.

Большая теплоемкость воды сглаживает крайние температуры, ведет к накоплению большого количества тепла, что создает благоприятные условия для развития и распространения организмов по всей водной толще.

Малая изменчивость физических условий в Мировом океане способствовала в свое время зарождению жизни, в настоящее время благоприятствует поддержанию ее наибольшего разнообразия. Из 33 классов растений, известных биологам, в гидросфере встречаются представители 18, а из 63 классов животных – 60. Можно считать, что гидросфера, и в особенности Мировой океан, являются хранилищами видового разнообразия жизни.

Следует отметить, что химический состав крови всех животных (включая и человека) близок по составу к морской воде. Выйдя из «морской стихии» на сушу, живые существа продолжают поддерживать в своих кровеносных сосудах привычную морскую среду. Функции крови и морской воды в принципе одинаковы. Это – транспорт живых клеток, белково-углеводных комплексов и растворенных газов.

Важными свойствами океанической среды, помимо устойчивости в геологическом масштабе времени, являются также:

– непрерывность (в отличие от континентальных водоемов);
– сплошная заселенность и почти полное отсутствие безжизненных зон;
– интенсивная циркуляция;
– наличие приливов и отливов.

В океане могут быть выделены две основные группы местообитаний (биотопов) растений и животных: это прибрежные биотопы (зона шельфа ) и биотопы открытых вод (пелагиаль ).

Прибрежные биотопы имеют достаточно выраженные, очерченные границы. Обычно они размещаются по шельфу поясами (полосами), параллельными береговой линии, которые сменяют друг друга по мере возрастания глубины.

В пелагической части океана структура биотопов зависит от режима течений и особенностей циркуляции водных масс в каждом конкретном районе. При наличии устойчивых связей всей водной массы с дном (вследствие интенсивного гидродинамического переноса) образуется единый биотоп.

Гораздо чаще, однако, в океане возникает ситуация, когда контрастные водные массы, отличающиеся физико-химическим режимом, располагаются друг над другом по типу слоеного пирога. В этом случае целесообразно рассматривать их как отдельные биотопы. Общими особенностями пелагических биотопов являются большие размеры и размытость границ.

Насколько важны пресноводные водоемы и природная вода в гидросфере Земли?

Гидросферу образуют океаны, моря, водные объекты суши (реки, озера, болота и водохранилища), а также подземные воды, ледники и снежный покров.

По сравнению с океаном, пресные воды занимают небольшую часть поверхности Земли; на их долю приходится лишь около 0,5% общего объема гидросферы. Однако для человека континентальные водоемы и водотоки играют столь же важную роль, как и океанические.

Во-первых, континентальные водоемы и водотоки – основной источник пресной воды для бытовых и промышленных нужд. Во-вторых, пресноводные экосистемы используются человеком как удобные и дешевые системы переработки отходов.

Естественные пресноводные биотопы можно разделить на два класса: стоячие водоемы (озера, пруды, старицы) и проточные водотоки (реки и ручьи). Резких границ между этими группами, а тем более внутри каждой из них, не существует.

В целом, стоячие водоемы обладают малой динамической активностью. В них могут возникать застойные зоны, характеризующиеся дефицитом кислорода.

Главной особенностью водотоков является наличие более или менее выраженного течения, которое, как правило, усредняет распределение физических условий водной среды.

Под влиянием направленного антропогенного воздействия в гидросфере сформировался третий, весьма обширный класс биотопов с промежуточными свойствами. Это – водохранилища , сочетающие в себе признаки водоемов и водотоков.

Пресные водоемы отличаются от океанических разнообразием условий и высокой степенью дискретности. Изолированность континентальных водоемов и водотоков друг от друга, индивидуальность гидрологического режима и большая зависимость от сухопутного окружения создают весьма существенные различия между водоемами даже в географически близких районах. Особенно вариабельны искусственные водоемы, из которых одни подвергаются прогреванию (сброс теплых вод), другие сильному загрязнению, третьи – периодическому осушению и промерзанию.

Пресная вода на планете составляет менее 3% от общих ее запасов, из них 75% находится в Арктике и Антарктике, 20% приходится на подземные воды и только 1% сосредоточен в реках, озерах и облаках. Для многих регионов проблема пресной воды является одной из самых важных экологических проблем.

Природная вода представляет собой раствор солей, органических веществ и газов. В основном природная вода образуется в результате выпадения дождей, реже она имеет глубинное происхождение, то есть представляет собой конденсат паров, поднимающихся из земных недр.

Химический состав озерных, речных и грунтовых вод меняется в широких пределах и зависит от состава пород, почвенного покрова и растительности.

В настоящее время имеется несколько классификаций химического состава природных вод. Например, по гидрохимическим показателям в природных водах определяются следующие важные характеристики:

1. Главные соединения, содержащиеся в воде, называются макрокомпонентами . К ним относятся соединения калия, натрия, магния, кальция. Следует заметить, что в океанической воде, независимо от абсолютной концентрации, соотношение между главными компонентами основного солевого состава остается всегда постоянным.

2. Концентрация растворенных газов (кислорода, азота, сероводорода, аммиака и метана) определяется их парциальным давлением.

3. Биогенные элементы (продукты жизнедеятельности организмов) – главным образом неорганические соединения азота и фосфора. Их концентрация в пресных водоемах изменяется в очень широких пределах: от следов до 10 мг/л. К биогенным элементам относятся также соединения кремния, находящегося в воде в виде коллоидных или растворенных форм, соединения железа, в основном в форме коллоидных гидроксидов железа или органических комплексов.

4. Растворенные органические вещества (РОВ), то есть органические формы биогенных элементов. Эта группа включает практически все классы органических соединений. В эту группу входят вещества, придающие воде запах и цвет.

5. Микроэлементы. В эту группу входят все металлы, например, медь, марганец. Они встречаются в природных водоемах в очень малых концентрациях.

6. Живая биомасса бактерий и микроорганизмов.

Поверхностные природные воды характеризуются высоким содержанием нерастворимых веществ – в частности, органических соединений. Помимо частиц песка и глины, они содержат лесс, илистые вещества, различные карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, гидроксиды алюминия, марганца и железа, высокомолекулярные органические примеси гумусового происхождения (иногда в виде органоминеральных комплексов), планктон и др. Содержание взвешенных частиц в поверхностных водоемах меняется от нескольких единиц до десятков тысяч на литр. Размеры частиц веществ, находящихся во взвешенном состоянии, варьируются от грубодисперсных до коллоидных.

За счет антропогенной деятельности в химический состав природных вод можно внести еще одну разновидность соединений – это токсичные загрязняющие вещества : тяжелые металлы, нефтепродукты, хлорорганические соединения, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), фенолы. При хлорировании природной воды в ней могут также образоваться диоксины.

Всего в природных водах в заметных количествах содержится около 50 химических элементов.

Гидросфера, как и все другие геосферы планеты, имеет естественный радиоактивный фон. Его основными источниками являются изотопы калия, урана, тория, протактиния и продукты их распада. Например, более 90% общей радиоактивности морской воды формируются изотопами урана, тория и радия. Естественная радиоактивность дождевой воды иногда может достигать довольно высокой величины, которая, однако, достаточно быстро уменьшается со временем. Это обусловлено наличием в такой воде короткоживущих продуктов распада инертного газа радона.

Природная вода, которой мы пользуемся ежедневно, – не простое химическое соединение. Она различна в разных регионах, а ее химический состав зависит от совокупного действия множества факторов.

«ШколаЖизни.ру» -- познавательный журнал

Просмотров страницы: 2186

Гидросфера – водная оболочка нашей планеты, включает в себя всю воду, химически не связанную, независимо от ее состояния (жидкую, газообразную, твердую). Гидросфера является одной из геосфер, располагающейся между атмосферой и литосферой. Эта прерывистая оболочка включает все океаны, моря, континентальные пресные и соленые водоемы, ледяные массивы, атмосферную воду и воду в живых существах.

Примерно 70% поверхности Земли покрыты гидросферой. Ее объем около 1400 млн. кубометров, что составляет 1/800 объема всей планеты. 98% вод гидросферы – Мировой океан, 1,6 % заключено в материковых льдах, остальная часть гидросферы приходится на долю пресных рек, озер, подземных вод. Таким образом, гидросфера делится на Мировой океан, подземные воды и континентальные воды, причем каждая группа, в свою очередь, включает подгруппы более низких уровней. Так, в атмосфере вода находится в стратосфере и тропосфере, на земной поверхности выделяют воды океанов, морей, рек, озер, ледников, в литосфере – воды осадочного чехла, фундамента.

Несмотря на то, что основная масса воды сосредоточена в океанах и морях, а на долю поверхностных вод приходится лишь малая часть гидросферы (0,3%), именно они играют главную роль в существовании биосферы Земли. Поверхностные воды – это основной источник водоснабжения, обводнения и орошения. В зоне водообмена пресные подземные воды быстро обновляются в ходе общего круговорота воды, поэтому при рациональной эксплуатации можно использовать их неограниченно долгий срок.

В процессе развития молодой Земли гидросфера формировалась при становлении литосферы, которая за геологическую историю нашей планеты выделила огромное количество водяного пара и подземных магматических вод. Гидросфера образовалась в ходе длительной эволюции Земли и дифференциации ее структурных компонентов. В гидросфере впервые на Земле зародилась жизнь. Позднее в начале палеозойской эры состоялся выход живых организмов на сушу, и началось постепенное расселение их на континентах. Жизнь без воды невозможна. В тканях всех живых организмов содержится до 70-80% воды.

Воды гидросферы постоянно взаимодействуют с атмосферой, земной корой литосферы и биосферой. На границе между гидросферой и литосферой формируются практически все осадочные горные породы, которые составляют осадочный слой земной коры. Гидросферу можно рассматривать как часть биосферы, так как она полностью заселена живыми организмами, которые, в свою очередь, оказывают влияние на состав гидросферы. Взаимодействие вод гидросферы, переход воды из одного состояния в другое проявляется как сложный круговорот воды в природе. Все виды круговорота воды различных объемов представляют собой единый гидрологический цикл, в ходе которого осуществляется возобновление всех типов вод. Гидросфера является незамкнутой системой, воды которой тесно взаимосвязаны, что обусловливает единство гидросферы как природной системы и взаимовлияние гидросферы и других геосфер.

Похожие материалы:

Гидросфера – этим словом обозначают все водные ресурсы нашей планеты, находящиеся на ее поверхности и в верхних участках земной коры.

Сюда входят все без исключения моря и океаны, реки и озера, полярные шапки и атмосферная влага. Водоемы Земли и существующие в них экосистемы составляют в совокупности ее гидросферу, т.е. водную оболочку. Считается, что в основном благодаря ей на нашей планете зародилась и существует жизнь во всем ее многообразии.

Следует знать, что гидросфера играет основную роль в формировании климата планеты. Она служит гигантским аккумулятором солнечной энергии, накапливая в своей толще тепло и распределяя его по поверхности Земли более равномерно.

Благодаря океаническим течениям, к примеру, большинство европейских стран могут наслаждаться умеренно теплым климатом. Если они исчезнут или изменят свое направление, то зимы в Европе очень скоро станут такими же холодными, как и в нашей стране.

Гидросфера занимает около трех четвертей поверхности планеты. Это более полутора миллиардов кубических километров воды, 96% из которых содержат большое количество соли, т.е. являются морской или океанической водой. Только 0,5% всех запасов приходится на пресную воду – реки, ручьи, озера, почвенные воды, болота, водохранилища. Но для нашего существования наиболее важны именно эти 0,5%, поскольку они обеспечивают наше существование.


Пресноводные водоемы условно делятся на две основных группы: водоемы со стоячей водой (озера, болота, пруды) и проточные водотоки (реки, ручьи, каналы). Однако даже в стоячих водоемах постоянно происходит обмен воды благодаря испарению с поверхности водного зеркала и пополнению объема благодаря впадающим ручьям и рекам. Экосистемы стоячих водоемов тоже находятся в постоянном взаимодействии с экосистемами проточных вод.

В целом гидросфера представляет собой единую систему, в которой морская, пресная и атмосферная вода все время находятся в движении. Благодаря процессу испарения вода Мирового океана переходит в атмосферную влагу, которая, в свою очередь, в виде осадков пополняет пресноводные запасы рек и озер суши и затем по руслам рек возвращается вновь в Мировой океан.

Вода стоячих водоемов не имеет выраженной динамической активности, поэтому в ней, как правило, растворено меньше кислорода, чем в проточной воде, а значит, условия для существования многообразного растительного и животного мира несколько хуже, чем в подвижных водотоках.

Благодаря хозяйственной деятельности человека в последнее столетие на территории суши возник новый тип пресноводных систем – водохранилища, которые сочетают свойства водоемов и водотоков. В них порой создаются уникальные условия для существования экосистем, отличающихся от тех, которые характерны для природных условий данной местности.

Сброс теплой воды, загрязнение промышленными либо биологическими стоками, периодическое осушение или колебания уровня воды – все это факторы, оказывающие влияние на локальные экосистемы водохранилищ.


Вода, из которой состоит гидросфера, никогда не бывает идеально чистой. В ее составе всегда находятся растворенные вещества и твердые примеси, которые определяют ее свойства и являются средой обитания для множества живых существ.

Гидрохимические показатели природных вод составляют следующие факторы.

Макрокомпоненты – соли магния, калия, кальция и натрия. Их содержание в океанической воде примерно соответствует содержанию этих веществ в крови человека и биологических жидкостях других живых существ.

Растворенные в воде газы – кислород, азот, метан, сероводород и аммиак – определяют, насколько вода пригодна для жизни растений и животных.

Биогенные элементы, т.е. неорганические соли фосфора и азота, образуются в процессе жизнедеятельности различных организмов и характерны в основном для пресных водоемов.

Органические растворенные вещества придают воде цвет и запах. Они тоже являются продуктами жизнедеятельности обитающих в воде организмов.

Микроэлементы – металлы, растворенные в воде в микроскопических дозах.

Микроскопические живые существа – бактерии, микроорганизмы.


Поддержание естественного состояния гидросферы и исключение влияния на нее загрязняющих антропогенных факторов является сегодня одной из первоочередных задач человечества, так как от этого зависит существование жизни на нашей планете.

В науках о Земле под гидросферой подразумевают прерывистую поверхностную оболочку, состоящую из воды морей и океанов, поверхностных водоемов суши, временных и постоянных водотоков, твердой воды в виде снега и льда. Наряду с поверхностной существует и подземная гидросфера, к которой относятся грунтовые и подземные, в том числе артезианские воды. Общая масса воды в гидросфере оценивается в 2*10 24 г. В Мировом океане на ее долю приходится около 67%, в литосфере - около 30%, в материковых льдах и подземных водах - чуть более 2%, а в водоемах суши - около 1%.

Покрывают почти 71% поверхности , а вместе с водными объектами суши, к которым относятся ледники, озера, водохранилища, болота, пруды и др., водой покрыто почти 3/4 земной поверхности. Высокая теплоемкость воды и значительная потенциальная энергия ее многочисленных фазовых переходов вместе с огромной площадью зеркала воды имеют большое значение для теплового и водного режимов Земли. Гидросфера вместе с атмосферой являются решающим фактором в почвообразовании и формировании растительного покрова Земли и, следовательно, обусловливают ландшафтный облик планеты.

В содержится 96,4% общего объема гидросферы Земли. Эта огромнейшая масса воды, состоящая из двух слоев - верхнего, относительно теплого, и основного, холодного с температурами 4°С и ниже, обусловливает термический режим планеты. Мировой океан является глобальным аккумулятором теплоты. Он трансформирует солнечную энергию, аккумулирует ее, а при необходимости, медленно охлаждаясь, отдает часть теплоты в . Таким образом, гидросфера играет важнейшую и весьма неоднозначную роль в терморегуляции планеты.

На суше основная масса воды сосредоточена в ледниках. В них законсервировано 70,3 % всех запасов пресных вод Земли. Благодаря своей высокой отражательной способности (альбедо) ледники являются одним из важнейших современных климатообразующих факторов.

Важнейший компонент гидросферы Земли, характеризующийся высокой скоростью водообмена. Суммарный запас воды в реках Земли составляет всего 0,0002% общих запасов воды и 0,005% запасов пресных вод. Реки не только один из важнейших эрозионных, транспортирующих и аккумулятивных геологических факторов, но и один из основных природных резервуаров воды, ресурс которых используется в сельском хозяйстве, промышленности и для питьевых нужд.

Гидросфера Земли играет важнейшую роль в глобальных процессах обмена веществом и . Вода осуществляет эрозию и денудацию горных пород, перенос вещества во взвешенном или растворенном состоянии и отложение продуктов разрушения в областях аккумуляции (долины и устья рек, озера и морские бассейны).

Важнейшим процессом в экосфере является глобальный круговорот воды, или гидрологический цикл. Он служит основой единства географической оболочки и играет важнейшую роль в обмене веществом и энергией. Под воздействием солнечной энергии вода испаряется с поверхности морей, океанов и поверхностных водоемов суши. Испарившаяся влага включается в процесс атмосферного влагопереноса. При этом часть влаги вновь выпадает в виде атмосферных осадков над Мировым океаном и континентами. С поверхности континентов вода стекает в виде рек в конечные бассейны стока и по пути, в пределах последних, вновь вовлекается во влагооборот.

Глобальный круговорот воды состоит из океанского и материковых звеньев, взаимосвязанных обменом водяного пара между океаном и сушей и стоком с суши в океан. Преобладающая часть выпадающих на сушу осадков испаряется, а остаток воды стекает в океан как в форме речного стока, так и в виде стока подземных вод и отрыва ледников в море. Примерно третья часть вод суши не имеет стока в океан, и реки заканчивают свой путь или в озерах, или бесследно исчезают в бессточных впадинах.

Обладает весьма высокой растворяющей способностью. Абсолютно чистой, дистиллированной воды в природе практически не бывает. Природные воды весьма разнообразны по составу и концентрациям химических и играют решающую роль в глобальных геологических, геохимических и биогеохимических процессах.

Общая характеристика гидросферы суши

Гидросферу суши составляют реки, озера, болота, ледники, снежный покров и подземные воды.

Реки - постоянно действующие водотоки, собирающие атмосферные осадки и подземные воды с обширных территорий (водосборных бассейнов) и производящие огромную геологическую работу. Они размывают горные породы суши и переносят разрушенные частицы из одного места в другое. Реки имеют большое значение для человечества. Они удобряют почву и нивелируют земную поверхность, являются транспортными магистралями, дают электроэнергию.

Для каждой реки в течение года характерно чередование паводков (половодий) и низкого уровня воды (межени). Количество воды во время половодий увеличивается в десятки раз. Время проявления половодья и его продолжительность зависят от питания рек.

Важными характеристиками рек являются поверхностный русловый сток и расход воды. Под русловым стоком понимают количество воды, переносимое речным потоком за определенный отрезок времени. Твердым стоком реки считается количество твердых и растворенных веществ, перемещаемых рекой за определенный промежуток времени.

Вода, движущаяся по неровной поверхности земли в виде склонового стока, скапливаясь, образует ручейки. Собранная в ручьи вода обладает большим объемом и большей скоростью и начинает действовать как агент эрозии. Ручьи изменяют конфигурацию первичных склонов, размывают овраги, превращая их в маленькие долины. Наибольшая эрозия происходит на склонах, лишенных растительности.

Большую роль играет мутность рек, по которой, с одной стороны, можно судить о скорости денудации водораздельных пространств и склонов долин, а с другой - о степени размыва почвенного покрова. По удачному выражению С. П. Горшкова (1998), реки действуют подобно плохому бульдозеру. Они транспортируют в огромных количествах наносы и оставляют их на своем пути. В России такие реки встречаются там, где ведутся дренажные разработки россыпных месторождений. Их мутность в среднем составляет 15-20 г/л. Примерно такая же мутность (11-17 г/л) была характерна в 20-е годы XX в. для р. Колорадо в районе Гранд-Каньона вследствие сильнейшей эрозии почв на перегруженном пастбищами бассейне реки. Но после ограничения выпаса и принятия некоторых нормативных актов, направленных на охрану почв, введенных в США в 30-е годы, мутность этой реки понизилась почти вдвое.

Вследствие сильнейшей антропогенной нагрузки на водосборные площади высокая мутность характерна для р. Брахмапутры. Высота половодья и паводка в этой реке достигает 12 м. В это время расходы воды увеличиваются более чем в три раза по сравнению с зимним периодом. Только за один паводок возникшие небольшие островки и осередки смещаются на расстояние 1,5-1,7 км. За паводок, по данным А. А. Чистякова, в русле р. Брахмапутры могут откладываться толщи косослоистых песков мощностью до 15-17 м. Самые крупные русловые формы - ленточные гряды высотой от 7 до 17 м и длиной от 200 до 1000 м формируются при максимуме половодья и при его спаде. На широкой пойме при паводке возникают разливы, охватывающие площадь до 200 км 2 , глубиной 3-4 м. Из-за отсутствия течения в спокойных условиях аккумулируются глинистые алевриты со скоростью 2-3 см/год. За период 1830-1967 гг. в районе г. Ислампура накопился аллювий мощностью от 20 до 40 м. Вниз по течению мощность наносов увеличивается и достигает 150 м.

В огромных масштабах выносится материал с обширных склонов Гималаев. Это вызвано сведением леса под пашни и резким увеличением эрозии на открытых землях, а также выносом смытого мелкозема и гумуса речным стоком левых притоков р. Ганг. И поэтому широко распространено выражение: «Непал экспортирует почву на равнины Индии». Но это же выражение, по мнению С. П. Горшкова, в равной мере относится и к Бутану, со склонов которого почвенный материал поступает в р. Брахмапутру.

Высокой мутностью обладают реки Хуанхэ (1600 млн. т., 35 г/л), Ганг (1450 млн. т., 3,5 г/л), Брахмапутра (850 млн. т., 2,2 г/л), Инд (435 млн. т., 2,5 г/л), Янцзы (500 млн. т., 0,1 г/л), Амазонка (850 млн. т., 0,1 г/л), Конго (300 млн. т., 0,2 г/л), Миссисипи (300 млн. т., 0,5 г/л).

Уникальной мутностью обладает р. Хуанхэ, несмотря на то что по водности она уступает Инду, Брахмапутре, Конго и особенно Амазонке. Только в одном из притоков Хуанхэ мутность достигает 450 г/л. По числу и масштабам катастрофических наводнений и по числу жертв с р. Хуанхэ не может сравниться ни одна река мира. Она дренирует площадь в 753 тыс. км 2 , ее длина составляет 5464 км. Дельта Хуанхэ имеет площадь 10000 км 2 и растет со скоростью несколько десятков метров в год. Дренирование р. Хуанхэ в районе Лессового плато (1200-1500 м), густо заселенного, сильно распаханного, плотно покрытого оврагами и крутопадающей эрозионной сетью, является причиной катастрофических наводнений на Северо-Китайской равнине. Здесь высокая площадная и овражная эрозия сочетается с большими модулями смыва, составляющего от 100 до 500 т/га. При пересечении рекой Лессового плато ее мутность увеличивается в десятки раз. При выходе на равнину избыточная аккумуляция достигает 7-8 см в год.

Наступает половодье в сезон дождей, который длится с июля по октябрь. Выпадает до 80% годовой суммы осадков, с речным стоком транспортируется до 85% наносов. Это время носит название сезона наводнений.

Для спасения от наводнений жители Северо-Китайской равнины уже с 603 г. до н. э. начали сооружать ограждающие береговые дамбы. Ныне нижнее течение р. Хуанхэ обнесено 5-6-рядной системой дамб длиной свыше 700 км вдоль левого берега и 600 км вдоль правого берега. На реке имеются восемь гидроузлов. Несмотря на принимаемые меры, река каждый раз вырывается на равнину. За последние 7000 лет это происходило 1600 раз и приводило к обширным наводнениям.

Самым грандиозным и катастрофическим было наводнение, случившееся в 1887 г. Была затоплена территория площадью 78 тыс. км 2 . Под трехметровым слоем ила были похоронены многие селения. Погибло около 1 млн. человек.

Самое крупное несчастье в долине р. Хуанхэ произошло в XX в. В 1938 г., взорвав правобережные дамбы у г. Чжэнчжоу и направив поток воды на равнину в юго-восточном направлении в давно покинутое русло, китайцы попытались приостановить продвижение японских войск по территории страны. При этом свободное русло Хуанхэ благодаря высокопродуктивному илу и освободившейся от воды территории было быстро заселено. Однако в 1947 г. правительство Гоминьдана распорядилось без предупреждения закрыть брешь в дамбе, чтобы затопить земли в районах, находившихся под управлением коммунистов. Эта варварская мера привела к затоплению полей и деревень, где проживали 200 тыс. человек. Большинство людей погибло. Данный акт представляет собой пример использования высокой водности реки в качестве военной силы.

Озера - природные водоемы во впадинах рельефа (котловинах), имеющие тектоническое, ледниковое, речное (старицы), провальное, вулканическое или искусственное происхождение, заполненные застойной или слабо проточной водой и не имеющие связи с Мировым океаном. Озера занимают около 2,5% площади суши. Крупнейшими из них являются Каспийское море, Верхнее в Северной Америке, Виктория в Африке, Аральское в Средней Азии, Байкал в Сибири.

Большинство озер находится в областях четвертичного оледенения - озера Скандинавского полуострова и севера европейской части России, севера США и Канады. Располагаются озера во всех природных областях независимо от высоты местности. Самым высокогорным озером является озеро Титикака в Андах (высота 3812 м. над уровнем моря), а самое низкое залегание имеет Мертвое море на Аравийском полуострове (395 м. ниже уровня моря). Самым глубоким озером является Байкал (1741 м.).

Озерные котловины созданы эндогенными, экзогенными и техногенными факторами. Среди эндогенных озер выделяются группы вулканогенных, сейсмогенных и тектонических. В вулканогенную группу входят кратерные, кальдерные, фумарольные, гейзеровые, лавово-плотинные и лахаро-плотинные типы. Например, крупнейшее на Кавказе озеро Севан является лавово-плотинным.

К сейсмогенной группе относятся обвально-плотинные озера, возникшие в результате обвалов скальных пород после сильных землетрясений: Сарезское озеро в Горном Бадахшане на Памире, образованное после землетрясения в 1911 г., и озеро Рида на Кавказе.

Широко распространены тектогенные озера рифтового типа: Байкал, Мертвое море и группа озер Восточной Африки.

Образование озер экзогенного происхождения связано с возникновением провально-карстовых, провально-суффозионных, флювиальных (русловых и пойменных), дефляционных, гляциальных (экзарационные, термокарствые, гляциально-плотинные) и биогенных котловин.

Болота - избыточно увлажненные участки земной поверхности, заросшие влаголюбивой растительностью. Общая площадь болот на поверхности Земли составляет 2 млн. км 2 . Они располагаются в тех областях, где уровень грунтовых вод находится вблизи поверхности. По местоположению и условиям водного питания различают верховые, промежуточные, низинные и приморские болота. Верховые болота располагаются на выровненных водоразделах, на речных террасах и на склонах возвышенностей. Они подпитываются атмосферными осадками. Промежуточные болота питаются за счет как атмосферных осадков, так и подземных вод. Низинные болота располагаются в понижениях рельефа и часто возникают на месте обмелевших и заросших озер. Питаются за счет атмосферных осадков, подземных и поверхностных вод. Приморские болота занимают низменные морские побережья в областях с влажным климатом. В областях с тропическим климатом они покрываются мангровыми зарослями и иногда затапливаются приливами.

Болота выполняют важную гидрологическую роль и являются стабильными источниками питания рек. Они регулируют половодья и способствуют самоочищению речных вод.

Основные заболоченные территории в России сосредоточены на северо-западе и севере европейской части, а также в Западной Сибири.

Ледники формируются в местах с низкими отрицательными температурами в результате многолетнего накопления снежных масс. Они присутствуют во всех высокогорных областях, в Антарктиде, Гренландии и на полярных островах. Ледники занимают 16,1 млн. км 2 , или 11 % территории суши, а общий объем льда в них равен 30 млн. км 3 .

Высотное положение ледников зависит от климата. Наиболее низкое положение они занимают в приполярных областях и опускаются до уровня Мирового океана, образуя айсберги (Гренландия, Антарктида).

Ледники делятся на наземные ледниковые покровы, шельфовые и горные. Среди последних выделяют долинные, переметные, каровые, висячие, выводные. Характерная особенность ледников - их способность в результате вязкопластичного течения и под влиянием силы тяжести перемещаться от областей питания. Скорость движения ледников сильно варьирует. В Альпах ледники перемещаются со скоростью 0,1-0,4 м/сут, а на Памире и в Гималаях - 2-4 м/сут. Иногда на отдельных участках в зависимости от крутизны склона их скорость катастрофически увеличивается, достигая 150 м/сут.

Почти четвертая часть суши занята почвенным льдом, или многолетнемерзлыми грунтами.

Основная масса ледников России сосредоточена на арктических островах (Новая Земля, Северная Земля, Земля Франца-Иосифа, остров Врангеля, Новосибирские острова) и в горных районах (Большой Кавказ, Алтай, горы Камчатки, Южной и Северо-Восточной Сибири, Корякское нагорье, Саяны, Урал, Становой хребет).

Снежный покров образуется вследствие обложного или ливневого выпадения снега. Кроме снега в нем присутствуют также механические примеси и кристаллы льда. Продолжительность существования снежного покрова зависит от климатических условий. Максимальная площадь снежного покрова возникает в марте. В это время снег покрывает около 19% территории северного полушария. Наибольшая высота снежного покрова на Европейской части России наблюдается на западном склоне Северного Урала (более 90 см), в Азиатской части - на Западно-сибирской низменности (110-120 см), на Камчатке, Сахалине и в низовьях Амура.

Подземные воды относятся к числу природных ресурсов, от которых в настоящее время зависит жизнь значительной части населения земного шара. Под земной поверхностью находится примерно в 37 раз больше воды, чем во всех реках, озерах и болотах мира. Основная масса подземной воды имеет атмосферное происхождение. Однако кроме нее имеется погребенная (реликтовая) вода, сохранившаяся между частицами горных пород с тех пор, как возникли осадочные породы, и магматическая (ювениальная) вода, т. е. вода, поступающая из расплавленных магматических тел.

Подземными водами снабжается множество городов, они широко применяются в сельском хозяйстве и промышленности. Колодцы, источники и артезианские скважины дают в среднем около 150 млн. м 3 воды в сутки.

В районах, сложенных легкопроницаемыми и растворимыми горными породами, возникают пещеры и полости, а на поверхности формируются карстовые воронки и впадины. Причудливые формы земной поверхности в местах развития карстовых воронок называются карстовым рельефом. Для него характерны сеть многочисленных коротких оврагов и ложбин, карстовые провалы, полья и карстовые долины. Под землей располагаются карстовые галереи, пустоты, гроты и пещеры. По дну протекают подземные реки и имеются каскады подземных водопадов.

В областях молодой вулканической деятельности встречаются подземные термальные воды. На поверхность они изливаются в виде термальных источников и гейзеров.

Водохранилища - искусственно созданные водные ландшафты поверхностной гидросферы. По данным Р. К. Клиге, для суши характерен отрицательный водный баланс. По мнению ученого, ежегодное сокращение объема озер и подземных вод соответственно равно 38 и 108 км 3 . Потери озер компенсируются созданием водохранилищ, каналов и ирригационных систем. К техногенным озерам относятся водохранилища, создаваемые в руслах крупных рек в связи со строительством гидростанций, с помощью которых регулируется речной сток.

Водохранилища классифицируют по разным принципам. По условиям аккумуляции воды принято выделять: водохранилища в долинах рек, перегороженных плотинами; озера-водохранилища, зарегулированные плотинами; наливные водохранилища; водохранилища в местах выхода подземных вод, в том числе в условиях карста; водохранилища, создаваемые в эстуариях и прибрежных участках моря, отделенные от него дамбами.

Наибольшее количество водохранилищ, расположенных на равнинных территориях, создано в России. Самым большим по площади равнинным водохранилищем является водохранилище Вольта (Гана, Африка) - 8450 км 2 ; в России наиболее крупное - Волжское (Самарское) - 5900 км 2 . Самые емкие водохранилища - Кариба (175 км 3) на р. Замбези и Братское на р. Ангаре (170 км 3).

В аридных областях с поверхности водохранилищ ежегодно испаряется слой влаги до 2000 мм.

По данным А. Б. Авакян и В.А. Шарапова, главные функции водохранилищ следующие:

«склад воды», обеспечивающий круглогодичное бесперебойное снабжение водой городов, промышленных предприятий, орошаемых и обводняемых массивов; улучшение и удешевление забора воды насосными станциями;

акватория разноцелевого назначения, используемая для рекреации, судоходства, рыбного хозяйства и др.;

источник и аккумулятор энергии, вырабатываемой ГЭС; регулятор стока в многолетнем, сезонном, недельном и суточном разрезах в различных отраслях экономики;

объект, изменяющий качество воды как в лучшую (уменьшение мутности, цвета, содержания сапрофитных бактерий и кишечной палочки), так и в худшую стороны;

объект, влияющий на земельные ресурсы в худшую (затопление, подтопление, переработка берегов, образование островов, обезвоживание и осуходоливание пойменных угодий в нижнем бьефе и др.) и в лучшую (увеличение возможности орошения и обводнения земель, улучшение возможности использования земель в нижних бьефах в районах, страдающих от наводнений) стороны;

объект, вносящий некоторые положительные и отрицательные изменения в природу и хозяйство: влияние на климатические условия в прибрежной полосе, на русловые процессы в нижнем бьефе, на сроки становления и вскрытия ледостава на реке ниже плотины и др.

После создания водохранилища в примыкающем подпруженном участке русла резко усиливаются аккумуляционные и одновременно с ними денудационные процессы. В данном случае речь идет о регрессивной аккумуляции, глубинной эрозии, подтоплении примыкающих к водохранилищу участков суши.

Качество воды во многом зависит от гидробиологических процессов и функционирования системы: вода - донные осадки. Многие водохранилища подвержены эвтрофикации - «цветению воды». Причина этого явления заключается в аномально высоком содержании в воде биогенных веществ, которые попадают в водохранилища с сельскохозяйственных угодий и животноводческих комплексов, урбанизированных территорий и транспортных магистралей.

На первой стадии эвтрофикация выглядит как положительный фактор, так как повышается продуктивность всех населяющих водоем гидробионтов. По мере развития эвтрофикации качество промысловых рыб снижается. В конечной фазе развиваются заморные процессы и наступает омертвление водоема. Это происходит из-за того, что количество отмирающего фитопланктона становится несоизмеримо большим и практически весь кислород расходуется на окисление мертвого органического вещества.

Берега водохранилищ в той или иной мере подвержены разрушению. Факторами, способствующими разрушению берегов, являются: сложение их рыхлыми терригенными породами; круто-склонность и приглубость берегов; развитие оползневых процессов; отсутствие или подавленность водной и наземной растительности; ветровое волнение, быстрое удаление продуктов абразии вдольбереговыми течениями; перемещения контакта вода - берег

в течение года, которые составляют по вертикали 100-170 м, а по горизонтали 5-15 км.

Довольно быстро дно водохранилищ заиливается. В состав донных отложений водохранилища входят: автохтонное органическое вещество; речные наносы; продукты разрушения берегов и мелководий, а также выносы временных потоков; эоловый материал; антропогенные сбросы.

Установлено, что при наличии каскада водохранилищ наибольшую роль в заиливании играют продукты разрушения берегов и мелководий. Скорость заиливания относительно небольшого Иваньковского водохранилища (1,12 км 3) равна 0,7% в год, а между тем Рыбинское водохранилище, которое почти в 25 раз больше (25,4 км 3) и образовано в озерной котловине, только за 25 лет потеряло всего 1% емкости и, таким образом, средняя скорость заиливания его составляет всего 0,04%.

Хорошо изучены процессы заиливания верхневолжских водохранилищ: Иваньковского, Угличского, Рыбинского. Например, в Иваньковском водохранилище песчаные наносы накапливаются на глубине до 4 м, в Рыбинском - до 120 м, а в Угличском - менее 2 м.

Основной метод борьбы с заиливанием - периодическая промывка. При значительных уклонах дна она осуществляется путем пропускания воды через отверстия в плотине, которые открывают обычно во время паводка. Нередко применяют искусственное осаждение взвесей и очистку воды от взвешенных частиц с помощью безвредных химических веществ.

Образование водохранилищ обычно сопровождается увеличением запасов подземных вод как в пределах акватории самого водохранилища, так и на окаймляющих его территориях. Причем уровень водоносного горизонта часто поднимается, а это вызывает подтопление низинных участков, примыкающих к водохранилищу.

Геологическая роль и неблагоприятные экологические процессы, обусловленные гидросферой суши

Многообразны экзогенные процессы, обусловленные гидросферой суши. Воды суши размывают горные породы, формируют рельеф, переносят вещество в растворенном или во взвешенном состоянии, отлагают его в понижениях рельефа и конечных бассейнах стока. Наряду с созидательной работой, протекающей весьма медленно, с наземной и подземной гидросферами связаны неблагоприятные природные процессы, негативно воздействующие на среду обитания человека и организмов: образование овражно-балочной системы, смещение русел рек, эрозия берегов, лимноабразия, заболачивание озер и экзарация. С гидросферой суши связан и целый ряд катастрофических природных явлений - наводнения, сходы селевых потоков и лавин.

Формирование овражно-балочной сети

Оврагами называют крутостенные промоины, являющиеся руслами временных потоков и образовавшиеся в результате эрозии, направленной в глубину. Временные потоки возникают в период выпадения значительных количеств атмосферных осадков и во время активного снеготаяния.

Образование оврагов начинается с формирования на склоне эрозионных ложбин. В зависимости от глубины различают эрозионные борозды (до 0,5 м), рытвины (1-2 м) и промоины (3- 5 м). Все перечисленные формы рельефа задерживают атмосферные осадки, которые размывают склон. Рост оврага происходит вниз по склону до тех пор, пока его устье не достигнет базиса эрозии, и вверх - пока его истоки не дойдут до водораздела.

Крупнейшие овраги достигают длины нескольких километров и нескольких десятков метров в глубину и ширину. Их форма зависит от состава горных пород, в которые они врезаются. Наиболее крутые и глубокие овраги образуются на склонах речных долин, дренирующих известняковые массивы и песчано-глинистые четвертичные отложения. Особенно много оврагов среди лёссовых толщ. Стенки оврагов могут быть обвальными, осыпными или оползневыми. В начале склоны и днища оврагов лишены растительности. Со временем склоны покрываются плащом делювиальных отложений, сглаживаются, зарастают и превращаются в балки.

Скорость роста оврагов довольно велика. В бассейне р. Нижний Дон овраги ежегодно увеличиваются на 1-1,5 м, в предгорьях Северного Кавказа скорость роста оврагов достигает 3 м в год.

Наиболее широко овражная эрозия распространена в южной части лесной, лесостепной и степной зонах в пределах Среднерусской, Волыно-Подольской, Приволжской, Верхнекамской и Приазовской возвышенностей, где плотность оврагов составляет от 25 до 100 на 100 км 2 . Развитию оврагов способствуют широкое распространение покровных отложений (супеси и суглинки) и характер рельефа (сильная расчлененность, большая площадь водосбора и крутизна склонов).

Формирование овражно-балочной сети на равнинах приводит к возникновению увалов, сокращению пахотных земель, заиливанию пойм и русел рек, а в устьях оврагов накапливаются конуса выноса. Кроме того, овраги способствуют понижению уровня подземных вод.

Образованию оврагов способствуют вырубка лесной растительности на склонах, распашка склонов, выпас скота, проведение дорог по пологим склонам речных долин и балок. Увеличение размеров оврагов приводит к уничтожению почвенного слоя, сокращению площади пахотных земель, затрудняет сельскохозяйственные работы, разрушает дороги и постройки.

Разработаны мероприятия по предотвращению эрозии почв и ослаблению силы руслового потока. На склонах оврагов и в их верховьях проводят лесопосадки, на дне оврагов создают препятствия в виде бетонных, каменных, песчаных и деревянных плотин, а дно оврагов укрепляют водобойными сооружениями.

Изменение русел рек и речная эрозия

Русла рек только на первый взгляд кажутся постоянными. Конфигурация речных долин вследствие сложных гидродинамических и геологических процессов меняется. Это происходит вследствие турбулентного движения воды в речных потоках, соотношения глубинной и боковой эрозии, переноса взвешенного обломочного материала и его аккумуляции, зависит от степени выработанности продольного и поперечного профиля русла, расположения базиса эрозии.

В смещении русел рек важная роль принадлежит силам Кориолиса, отклоняющим движущиеся водяные потоки в Северном полушарии вправо, а в Южном - влево. Наибольшие смещения наблюдаются у крупных равнинных рек, текущих в меридиональном направлении. Смещению русл способствует меандрирование. В вершине каждой излучины русло постоянно смещается в сторону вогнутого берега, размываемого в результате боковой эрозии. На перемещение русл оказывают влияние геологическое строение берегов и состав горных пород, современные тектонические движения, направление ветров, объем воды и т. д.

Смещение русл происходит и в результате дробления (фуркация) русла на отдельные рукава. Это очень характерно для горных рек, когда они выходят в предгорья, и для дельт крупных рек.

Смещение русл и интенсивная боковая эрозия приводят к разрушению береговых построек, уничтожению сельскохозяйственных угодий, расположенных на высоких поймах и террасах, загрязнению речных вод органическими гумусовыми кислотами.

Для предохранения берегов от развиваемой боковой эрозии их укрепляют, проводят лесопосадки. Для снижения отрицательного влияния меандрирования русла выпрямляют, иногда бетонируют и даже заключают речной поток в специальные трубы. Однако такие инженерные сооружения приводят и к отрицательным последствиям, особенно во время паводков, когда прибывающая масса воды не успевает пройти через специально созданные каналы. Кроме того, выпрямление русл нередко нарушает режим подземных вод и способствует гибели речных экосистем.

Наводнения. Вызываются наводнения интенсивными ливневыми дождями или быстрым таянием снежного покрова. Они опасны для регионов с низкими абсолютными отметками, расположенными в низовьях крупных рек, в пределах дельт. Наряду с речными нередко возникают наводнения в результате морских приливов или во время нагонов воды сильными ветрами в устье рек. Например, часто нагонные наводнения происходят в устье Невы, в устьях рек Брахмапутры и Ганга. В 1988 г. во время катастрофического паводка в Индии было затоплено 82 тыс. км 2 , были разрушены 7,2 млн. жилищ, погибли 2379 человек, 172 млн. голов домашнего скота. Наводнения приводят к тяжелым последствиям - резкому возрастанию смертности от эпидемических болезней и голода.

Ущерб причиняется прежде всего самой водой, которая затопляет земли, хозяйственные сооружения, здания, дороги, посевы. Высокая скорость большой массы воды сносит мосты, разрушает береговые сооружения, а влекомые ею обломки представляют прямую угрозу жизни людей. Речные наносы (тонкий ил, песок и гравий), которые откладываются после отступления воды, также приносят большой ущерб, особенно сельскохозяйственным землям. В сельскохозяйственных районах наводнения сопровождаются эрозией земельных угодий, уничтожением посевов и насаждений, гибелью домашнего скота, разрушением ирригационных систем, дорог и построек. В городах вода наносит ущерб зданиям, улицам, транспорту, инженерным сооружениям и подземным коммуникациям.

Согласно статистическим данным, наибольшее число жертв от наводнений в мире с 1947 по 1967 г. (за исключением СССР) приходится на Азию - 154000 погибших, затем следует Европа - 10 500 погибших. В Южной Америке, Африке и Карибском регионе число жертв составило 2000-3000 человек, а в Северной Америке погибло 700 человек.

Лимноабразия

Наблюдается на берегах озер и водохранилищ. Она вызывается волновыми движениями, которые обрушиваются на берега и размывают их. На крупных озерах высота волн во время сильного ветра может достигать 5-метровой высоты. Особенно интенсивно размываются берега во время заполнения водохранилищ. В Цимлянском водохранилище на р. Дон берега были срезаны волнами за 5 лет в среднем на 50 м, а на отдельных участках - на 120 м.

Заболачивание

Процесс заболачивания развивается в условиях влажного климата, когда количество атмосферных осадков превышает их испарение, в местах, где существует равнинный рельеф и близко к поверхности расположены подземные воды. Заболоченные земли преобладают в тундре, в зоне лесов (на европейской части они составляют 40%, а в лесостепной зоне - 10%). Заболочены большие пространства Мещерской, Молого-Шекснинской, Полесской, Причерноморской, Прикаспийской и других низменностей. Аналогичная картина наблюдается в Сибири. Здесь заболочена огромная территория Западносибирской низменности. В Восточной Сибири заболочены поймы и приустьевые части в долинах крупных рек.

Процессы заболачивания существенно меняют природную обстановку, среду и условия жизнедеятельности человека. В процессе заболачивания происходит полная смена растительности. Избыточное увлажнение ухудшает воздухообмен почвы и отрицательно отражается на древесной, кустарниковой и травянистой растительности. Заболочивание наносит ущерб лесному хозяйству, ухудшает водный режим почв и препятствует получению высоких урожаев.

Материальный ущерб от заболачивания вызван необходимостью дополнительных расходов на проведение ирригационных работ и защиту построенных сооружений от агрессивного воздействия подземных вод.

Ледники

Движущиеся под влиянием силы тяжести ледники производят огромную геологическую работу. Экзарацию, или разрушительные действия, ледники оказывают на подледное ложе и боковые стенки ледниковой долины. Эти воздействия проявляются в областях современного оледенения, особенно в горных районах. Наряду с разрушительным действием ледники производят и созидательную работу. Вынося обломочный материал разного размера, ледники его постепенно откладывают, создавая донные, боковые и конечные морены.

Вытекая из зоны аккумуляции, ледники приобретают различные формы в зависимости от поверхности, по которой они текут: горные, альпийские или долинные ледники; сливающиеся ледники или ледники предгорий; покровные, или материковые ледники (они называются иногда ледниковыми щитами или покровами). Под действием ледников образуются карры, ледниковые цирки и ледниковые долины-троги. Карры представляют собой креслообразные углубления с крутыми, порой отвесными стенками и вогнутым дном. При разрастании карры преобразуются в ледниковые цирки - крупные впадины циркообразной формы, обрамленные с трех сторон высокими скалистыми хребтами. Четвертая сторона открыта вниз, по которой осуществляется сток льда. Троги имеют широкое полого-выгнутое дно и крутые склоны, вытачиваемые льдом. Профиль трогов изменчив. Наряду с пологими участками имеются крутые ступени - ригели.

Лавины

Лавины - массы снега, падающие или соскальзывающие с крутых склонов гор. Падение лавин сопровождается образованием воздушной предлавинной волны, которая производит большие разрушения. Скорость лавин достигает 100 км/ ч. Лавины перемещают большое количество снега. Самые крупные лавины сносят до 1 млн. м 3 снега.

Среди лавин выделяют: снежные оползни - осовы; лотковые лавины, движущиеся по эрозионным бороздам; прыгающие лавины, перемещающиеся скачками по уступам, или свободно падающие.

Сход лавин происходит в результате перегрузки склона снежной массой в результате обильных снегопадов или нарушения сцепления между снежными слоями. Такие лавины называются сухими. Мокрые лавины возникают в результате появления между подошвой снежного покрова и поверхностью склона водной смазки, образованной во время оттепелей или дождей. При формировании в нижней части снежной толщи горизонта разрыхлений, вызываемых возникновением кристаллов глубинной изморози, также возникают лавины. Кристаллы появляются в результате разности температур между нижними и верхними горизонтами снежного покрова на склонах. Возникающий при более высоких в нижних слоях снежного покрова водяной пар мигрирует в более высокие и холодные горизонты, что приводит к испарению снега в теплом слое и превращению его в горизонт скольжения.

Огромная разрушительная сила снежных лавин, нередко достигающая силы удара 100 т. на 1 м 2 , усиливается воздушной волной, перемещающейся впереди фронта движущейся лавины.

Возникновению лавиноопасных склонов способствуют вырубка лесов и выемка грунтов.

На территории России к числу лавиноопасных относятся горы Северного Кавказа, Кольского полуострова, Полярного, Приполярного и Северного Урала, Горного Алтая, Саян, Южной и Восточной Сибири, Камчатки.

Сход лавин, приводящий к гибели людей или к серьезным экологическим последствиям, происходит в мире в среднем не реже двух раз в год. Особенно опасно внезапное пробуждение лавинных участков, где следы действия лавин в прошлом исчезли. Неосмотрительно возведенные в зоне выброса лавин сооружения нередко оказываются под действием катастрофических сбросов снега. Опасны также те лавины, которые отклоняются от своих традиционных путей схода. Причиной подобных ситуаций являются экстремально длительные и обильные снегопады или разовое выпадение за сутки снежного покрова толщиной 50 см в холодных районах и 100 см - в теплых. В районах с морским климатом, в частности в Скандинавии, на Камчатке и Сахалине, лавинные бедствия связаны с приходом глубоких и продолжительных циклонов.

Наиболее крупные по объему лавины зарегистрированы в Гималаях и Андах, на Кавказе и в западной части Тянь-Шаня.

Сели

Сели - катастрофические временные бурные русловые грязекаменные потоки. Они характеризуются высоким содержанием твердого материала (не менее 100-150 кг на 1 м 3) и резким подъемом уровня воды, внезапным возникновением и быстрым перемещением. Сели обладают высокими эрозирующими свойствами и огромной ударно-разрушительной силой, связанной с большой насыщенностью твердой фазой, значительной крутизной русла и лавинным характером движения.

Образованию селей способствует наличие на склонах мощных не закрепленных растительностью осыпей. Во время сильных ливней или бурного таяния снега эти осыпи быстро насыщаются водой и начинают двигаться по эрозионным ложбинам, наполняя их грязево-жидкой массой. Сели в отличие от паводковых вод двигаются прерывисто, валами вследствие периодического образования каменных и грязекаменных заторов в местах сужения русла или на его поворотах. Накопившись перед одним затором, поток постепенно набирает силу и, прорвав его, устремляется к следующему со скоростью более 15 км/ч. Вынося огромные массы каменного материала, селевые потоки на своем пути разрушают здания и засыпают сельскохозяйственные угодья. В 1921 г. селевой поток частично разрушил г. Алма-Ату, а в 1946 г. - г. Ереван. Атакам селевых потоков периодически подвергаются города Душанбе, Бешкек, Тбилиси. В России сели развиты на Кольском полуострове, на Урале, на севере Сибири, в Саянах, Прибайкалье, на Камчатке, в предгорных и горных районах Средней Азии, и Закавказья.

Экологические последствия селевых потоков зависят от их мощности. Катастрофические последствия имеют сели объемом более 1 млн. м 3 . Они представляют значительную угрозу населению и часто приводят к человеческим жертвам. Одним из самых трагичных по своим последствиям был селевой поток, сошедший в июле 1938 г. в г. Кобе (Япония). Спустившись к подножию гор, где располагался город, сель вызвал гибель 460 человек и разрушил 100 000 домов. В 1970 г. в Перу под грязекаменной массой селя был погребен г. Юнгай с 20 000 жителей.

Хотя катастрофические сели происходят не часто, избежать огромного ущерба от их воздействия не удается. Сели представляют опасность для всех объектов гражданского и промышленного назначения, которые оказываются в зоне их прохождения. Огромный вред селевые потоки наносят транспортным магистралям. Селевой материал заваливает дорожное полотно, забивает туннели, сносит мосты, опоры и трубы. Сели заносят ирригационные сооружения, разрушают горные электростанции, линии связи, продуктопроводы и наносят большой ущерб сельскому хозяйству.

Сели являются быстродействующими катастрофическими природными стихийными явлениями. Продолжительность схода селя различна: от нескольких десятков минут до нескольких часов. Обычно сели проходят в течение 1-3 ч волнами по 10-30 мин.

Экологические последствия антропогенного воздействия на гидросферу суши

Антропогенное воздействие на гидросферу суши, в том числе на подземные воды, возникает в результате использования питьевой и технической воды. В России основными потребителями поверхностных вод являются промышленность, которая использует около 35% всей потребляемой воды из природных поверхностных источников, сельское хозяйство - 26% и теплоэнергетика - 24%. На коммунальное хозяйство расходуется около 4% воды, а на рыбное - всего 1%. В то же время на долю подземных вод приходится около 10% общего водопотребления.

Развитие промышленности и необходимость орошения земель, растущие потребности в чистой питьевой воде привели к экологическим проблемам. Среди них главными являются: истощение запасов и понижение уровня воды в поверхностных водоемах; изменение качества вод, вызванное загрязнением промышленными и сельскохозяйственными стоками, нефтепродуктами, тяжелыми металлами и радиоактивными соединениями; термическое загрязнение и радионуклидное заражение водоемов; изменение режима рек и масштабов эрозионно-аккумулятивной деятельности; сейсмическая активность искусственных водоемов; истощение биологической продуктивности водоемов; изменение уровня подземных вод, истощение их запасов и ухудшение качества.