Вода и жизнь на Земле

Вода является постоянным спутником и необходимым условием воспроизводства живого органического мира. Как известно, в основе образования и накопления первичного живого органического вещества лежит фотосинтез. Под действием солнечной энергии углекислый газ и вода в листьях растений распадаются на кислород, выделяющийся в атмосферу, и углерод, идущий на образование живого органического вещества растений — углеводороды. Только живое вещество, усваивая солнечную энергию, способно строить новые ткани, способно само себя воспроизводить. По подсчетам биологов, живое вещество ежегодна воспроизводит примерно 10 % своей общей массы.

Живые организмы производят огромную работу по перераспределению вещества земной коры и созданию новых химических соединений. Живые организмы вовлекают в процесс круговорота кислорода, углерода и азота также большие массы минеральных веществ и различных других химических элементов, превращая их в биогенное вещество. Живые организмы способны усваивать и концентрировать из среды обитания практически все элементы периодической системы.

Гидросфера (водная оболочка) — это совокупность океанов, морей, озер, рек, ледяных образований, подземных и атмосферных вод. Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза превышает территорию суши. Океанические воды покрывают почти три четверти поверхности земного шара слоем толщиной около 4 тыс. м.

Занимая промежуточное положение между атмосферой и литосферой, гидросфера постоянно находится с ними в тесной взаимосвязи. Одним из ее проявлений является влагооборот. Последний играет важную роль в создании условий жизни во всей биосфере.

Таблица 1. Объем гидросферы [М. И. Львович, 1974]

Части гидросферы	Объем воды, тыс. км ^3	От общего объема, %
Мировой океан	1 370 323	93,96
Подземные воды	60 000	4,12
Зоны активного водообмена	4 000	0,27
Ледники	24 000	1,65
Озера	280*	0,019
Почвенная влага	85**	0,006
Пары атмосферы	14	0,001
Речные воды	1,2	0,0001
Итого:	1 454 193	100
* В том числе около 5 тыс. км ^3воды в водохранилищах.
** В том числе около 2 тыс. км ^3оросительных вод.

По данным табл. 1, на поверхности Земли содержится почти 1,5 млрд. м ³воды, из этого количества 93,96 % сосредоточено в океанах и морях, немногим больше 4 % представляют воды, находящиеся на суше, и 1,65 % воды сковано в ледниках.

Единство вод Земли

Благодаря процессам круговорота воды гидросферы находятся в постоянной взаимосвязи по следующей схеме: океан — атмосфера — суша — океан. Основную роль в механизме круговорота воды играет тепловая энергия и сила тяжести. Под влиянием тепла вода испаряется с поверхностей океанов, морей, озер и других водных объектов; водные пары, сконденсированные в атмосфере, под действием силы тяжести выпадают в виде дождя, снега и града. Таким образом, вода переходит из одного агрегатного состояния в другое и перемещается, образуя течение рек, вызывая движение почвенных и подземных вод.

В замкнутой системе круговорота воды участвуют атмосферное, океаническое, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологическое, хозяйственное звенья. Каждое из них имеет свои особенности. Поверхность океанов, морей, рек и озер подвержена главным образом испарению. Этим обеспечивается пополнение атмосферы влагой, которая в последующем превращается в атмосферные осадки. В круговороте воды участвуют и подземные и почвенные воды в результате их перемещения и испарения. Биологическое звено занимает незначительное место в общем масштабе круговорота воды на Земле. Однако процесс этот сложен и многообразен. Вода для человека, животных и растений — важнейший продукт, участвующий во всех жизненных процессах. В среднем в растениях и животных содержится более 56 % воды. Организм человека почти на 65 % состоит из воды. При этом человеческий организм потребляет воды по весу примерно в 2 раза больше, чем питательных веществ. Вся вода, потребляемая людьми и животными, в конечном итоге также возвращается в общий круговорот воды.

В общем объеме круговорота воды на Земле ведущее место занимает океаническое звено: на суше выпадает только четвертая часть (113,5 тыс. км ³) всех осадков, остальные (411,6 тыс. км ³) приходятся на долю Мирового океана.

Осадки на поверхности суши создают ресурсы поверхностных вод и являются основным источником формирования пресной воды. Они имеются главным образом в ледниках полярных и горных областей (99,2 %), озерах (0,73 %), болотах (0,05 %) и в руслах рек. Большая часть пресной воды в виде ледников сосредоточена в двух материках — в Гренландии и в Антарктиде. Ледники — большие хранилища пресной воды.

Круговорот воды — это исключительно важное свойство гидросферы. Благодаря ему общее количество воды на Земле не уменьшается и вода делается практически неисчерпаемой. В этом заключается существенное отличие водных ресурсов от других полезных ископаемых. Подсчитано, что пары атмосферы обновляются в среднем каждые 10 суток, речные воды в руслах рек — в среднем каждые 11 суток, почвенная влага и воды-верховодки Земли возобновляются ежегодно. Более медленно происходит водообновление подземных вод, а также вод в озерах, болотах и ледниках.

Поверхностные воды

В процессе возобновления запасов пресных вод основную роль играют атмосферные осадки. Известно, что на поверхность нашей планеты в среднем в год выпадают осадки, равные метровому слою. Однако распределяются они по земной поверхности неравномерно. Существуют районы с очень высоким уровнем осадков. Наибольшее количество их приходится на тропические зоны экватора (в пределах от 10° с. ш. до 10° ю. ш.). На территории некоторых районов Индии количество выпадающих осадков в год превышает 12 м.

Таблица 2. Обеспеченность континентов речной водой [К. П. Воскресенский, 1971]

Континент	Суммарный сток рек, км ^3	Население, млн. человек	Сток на душу населения, тыс. м ^3в год
Европа	3 140	606	5,18
Азия	13 400	1 688	7,94
Африка	4 020	294	13,67
Северная Америка	6 522	253	26,17
Южная Америка	11 500	154	74,68
Австралия	1 890	15,5	12,9
Земной шар	41 500	3 256	11,0

Вместе с тем в некоторых районах экваториальной зоны выпадаемой влаги недостаточно даже для смачивания поверхности почвы. Например, Синайская пустыня, где годовое количество осадков составляет всего 10–15 мм, а в Перуанской и Ливийской пустынях осадков не бывает вообще. Пустыни занимают четверть земной поверхности, а осадки, выпадающие в этих районах, в среднем не превышают 200 мм в год.

Неравномерность осадков наблюдается и в течение года. Так, в экваториальных районах наибольшее количество осадков выпадает в период после осеннего и весеннего равно действия; в тропиках и муссонных областях — главным образом летом, а в субтропиках — зимой; в районах с континентальным климатом — опять летом. В это время здесь отмечается до двух третей годовой нормы осадков.

На количество осадков, выпадающих на поверхность Земли, значительное влияние оказывает температура и близость больших водных пространств. В теплых экваториальных районах в результате интенсивного испарения увеличивается влагоемкость воздуха и соответственно возрастает количество осадков. В Южном полушарии, где большие пространства заняты морями и океанами, осадков больше, чем в северных широтах Земли.

Возобновляемые в процессе круговорота пресные воды используются для питьевого и промышленного водоснабжения, орошения и выращивания растительной массы, выработки гидроэнергии, судоходства и т. д. Однако не следует забывать, что неправильная хозяйственная деятельность человека ведет к качественному и количественному истощению водных ресурсов.