Водный и солевой баланс.

Введение

Все живое вещество на нашей планете на 2/3 состоит из воды. Вода участвует в большинстве биохимических реакций. Так, например, бактерии на 81% состоят из воды, а их споры на 50%, ткани человека содержат до 70% воды, кровь даже 79%, а лимфа 96%.

Без кислорода жизнь возможна (анаэробные организмы), без воды нет. Академик В.И. Вернадский считал, что "вода и живое вещество - генетически связанные части организованности земной коры", а немецкий физиолог Э.Д. Раймон писал: "Жизнь - это одушевленная вода".

Подавляющая часть вод неоднократно проходит через живые организмы в результате обмена веществ. Поэтому все воды биосферы (по крайней мере 99% их) являются биогенными, образовавшимися за счет либо космогенных вод, поступающих на Землю из окружающего ее пространства, либо эндогенных, поступающих из глубин Земли. Вод, образовавшихся в результате деятельности человека, относительно немного.

Суша и вода распределяются по поверхности Земли неравномерно: большая часть суши сосредоточена в северном полушарии, в южном преобладает водная поверхность. Из общей площади поверхности Земли 510 млн. км² на долю суши приходится всего 149 млн. км² или 29%. Остальные 361 млн. км² или 71% заняты поверхностью Мирового океана. Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади, ледников - около 10%.

Пространство Земли, покрытое водами океанов и морей, представляет собой непрерывную водную оболочку, называемую Мировым океаном. Из общей площади поверхности Земли 510 млн. км² на долю суши приходится всего 149 млн. км², или 29%. Остальные 361 млн. км², или 71%, заняты поверхностью Мирового океана. Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади, ледников - около10%.

Таблица 1.1 Суммарные запасы поверхностных вод.

Такое огромное количество воды в различных ее состояниях не случайно. Рассмотрим же, что из себя представляют поверхностные воды нашей планеты, а главное каково их влияние на жизнь организмов и на всю планету в целом.

Часть 1. Мировой океан

Пространство Земли, покрытое водами океанов и морей, представляет собой непрерывную водную оболочку, называемую Мировым океаном. Мировой океан расчленяет сушу на отдельные материки, острова и архипелаги. Мировой океан в свою очередь разделен материками на отдельные, сообщающиеся между собой части.

Часть Мирового океана, расположенная между отдельными материками и отличающаяся своеобразной конфигурацией береговой линии и особенностями подводного рельефа, отражающего историю формирования данного участка земной коры, называется океаном. Основными признаками океанов являются самостоятельная система течений и атмосферной циркуляции и структура водных масс с характерным пространственным и вертикальным распределением океанологических элементов. По этим признакам Мировой океан условно подразделяют на четыре части: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны. Границы океанов отчетливо выражены лишь береговыми линиями суши, омываемой ими. Морские же границы носят до некоторой степени условный характер.

Моря.

Часть океана, вдающаяся в сушу и сообщающаяся с прилежащим океаном или морем свободно, через проливы, или отделенная островами, их грядами, подводными поднятиями (порогами), называется морем. Географическое положение, условия водообмена с океаном, характер рельефа дна и очертаний бассейна наряду с общими климатическими и гидрометеорологическими условиями района определяют структуру водных масс данного моря и их режим. Моря подразделяют по различным признакам: условиям водообмена и степени изоляции от океана, происхождению, характеру водообмена и гидрологического режима и т.д.

Наибольшее распространение до настоящего времени имеет классификация Шокальского, по которой моря разделяются на окраинные, средиземные и межостровные. Окраинные моря располагаются по окраинам материков и больших островов, средиземные - между материками или внутри них. В соответствии с этим средиземные моря подразделяются на межматериковые и внутриматериковые. Межматериковые моря отличаются обычно большими размерами и большими глубинами, внутриматериковые, напротив, относительно невелики и неглубоки. Межостровные моря располагаются между островами и архипелагами. Окраинные моря вдаются в материки и от океана отделяются грядами островов, иногда полуостровами. Свободное сообщение окраинных морей с океанами обусловливает зависимость физических и динамических процессов, а также режима вод от воздействия океана. Примерами окраинных морей могут служить моря Северное, Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское, Восточно-Китайское и др. Средиземные моря имеют затрудненную связь с океанами. В результате влияния материков соленость их вод, температура и другие характеристики сильно отличаются от соседних участков океана. Одно из самых значительных морей этого типа - Средиземное (межматериковое). К числу межматериковых морей относятся также моря австрало-азиатские и американские. Внутриматериковые средиземные моря вдаются целиком в один материк. Таковы моря Белое, Балтийское, Гудзонов залив. К числу межостровных морей относятся Коралловое море и др.

Водный и солевой баланс.

Изменения солености в различных районах Мирового океана зависят от физико-географических, гидрометеорологических и океанологических факторов. Наибольшее значение имеют: испарение с поверхности моря, выпадение осадков, приток материковых вод, процессы ледообразования и таяния льдов. Кроме того, большое значение имеют и динамические факторы - вертикальное перемешивание слоев и горизонтальный перенос водных масс течениями. Приток пресных вод с материков, выпадение осадков, приток менее соленых вод из соседнего района океана или моря, а также процесс таяния льдов опресняют морские воды, понижая их соленость. Процессы испарения и ледообразования, сопровождающиеся выпадением солей в рассол, а также приток более соленых вод, вносимых течениями, повышают соленость. Изменения всего комплекса этих процессов во времени и в пространстве определяют пространственное и вертикальное распределение солености, сезонные, многолетние и другие изменения ее. Солевой баланс морей и океанов связан с изменением компонентов водного баланса.

Приходную часть водного баланса составляют атмосферные осадки, выпадающие на поверхность моря, пресные воды, приносимые реками, воды от таяния морского льда и, наконец, приток воды из соседнего водоема. Расходную часть водного баланса этого же объема воды составляют потери воды на испарение, на образование льда и отток воды в соседние водоемы. Для некоторых морей учитывается расход воды на просачивание через дно. В морях большое значение имеет и водообмен с соседним морем или океаном.

Все перечисленные факторы определяют режим и изменения солености вод океанов и морей. Так как соленость - наиболее консервативное, установившееся свойство вод Мирового океана, то можно говорить и о балансе солей. Приходная часть солевого балансаслагается из поступления солей: а) с материковым стоком, б) с атмосферными осадками, в) из недр Земли в виде продуктов дегазации мантии, г) при растворении пород на дне океанов и морей.

Расход солей происходит при: а) выпадении солей в осадок, б) выкристаллизовывании солей из рассола солевых ячеек льда при низких температурах (до - 55°С), в) испарении морской воды в районах с жарким климатом в закрытых и полузакрытых морях, г) выносе солей при разбрызгивании воды ветром и других менее эффективных процессах.

Из всех компонентов прихода и расхода солей наибольшее значение имеют приток с материковым стоком и из недр Земли за счет дегазации мантии, а также выпадение солей из морской воды в осадок, компенсирующие друг друга. Общее количество солей, растворенных в морской воде, достигающее примерно (47-56) * 10¹⁵ т, настолько велико, что изменения, связанные с приходом и расходом, а также влиянием различных факторов, не отражаются на общем солевом составе морской воды.

В течение длительных отрезков времени - геологических эпох - солевой состав вод Мирового океана можно считать установившимся. Это связано с тем, что приход солей балансируется расходом и, кроме того, количество солей, поступающих или выпадающих из состава морской воды, настолько незначительно по сравнению с солевой массой, находящейся в ее растворе, что требуются очень большие промежутки времени (200000-160000 лет) для того, чтобы соленость изменилась на 0,02-0,01%₀.