Глава 2. Водная среда
В соответствии с современными гипотезами происхождения жизни принято считать, что эволюционно первичной средой на нашей планете была именно водная среда. Подтверждению этому служит тот факт, что содержание в крови человека хлора, натрия, кислорода, кальция, калия (поддерживаемое на относительно постоянном уровне) близко к таковому в океанической воде. Вероятно, с этим связано оздоровительное влияние морской воды на человека. Кроме того, жизнедеятельность подавляющего большинства организмов невозможна без воды или, по крайней мере, без сохранения определенного содержания жидкости внутри него. Внутренняя среда организма, в которой происходят основные физиологические процессы, очевидно, по-прежнему сохраняет черты той среды, в которой происходила эволюция первых организмов. Свойства океанической среды во многом определили химико-физическую эволюцию форм жизни.
Вода входит в состав всех элементов биосферы. Это составная часть не только водоемов, но и воздуха, почвы, живых существ. Вода - источник жизни. Совокупность всей воды на планете носит название гидросфера. «Любое проявление природной воды - глетчерный лед, безмерный океан, почвенный раствор, гейзер, минеральный источник - составляют единое целое, прямо или косвенно, но глубоко связанное между собой», - это слова выдающегося ученого, основоположника учения о биосфере, академика В.И. Вернадского характеризуют гидросферу, водную среду нашей планеты.
Земля уникальна не только тем, что имеет так много воды в жидкой фазе, но и решающей ее ролью в формировании особенных черт планеты. Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата, что позволило живым организмам воспроизводиться в течение более 3 млрд. лет. Поскольку для жизни необходимо, чтобы преобладающие температуры были в диапазоне от 0° до 100° С, т.е. в пределах, которые позволяют гидросфере оставаться в основном в жидкой фазе, то можно сделать вывод, что температура на Земле отличалась постоянством.
Гидросфера - одна из неотъемлемых сред обитания человека. Она поставляет ему питьевую пресную воду, продукты питания, воду для полива и орошения земель, на которых выращивается жизненно важный урожай. В современном обществе без воды не может развиваться ни одна отрасль промышленности.
Проблема нехватки воды возникла из-за нескольких причин. Прежде всего, это увеличение ее расхода для насущных нужд человека. Значительного количества воды требует производство продовольствия. Кроме того, в громадных количествах потребляет жизненно необходимую влагу промышленность. Индустриальные страны, пока еще не знающие недостатка в воде, технологию промышленного производства современных продуктов разработали бездумно. На производство 1 т бумажной массы в настоящее время расходуется 300 тыс. л воды, 1 т азотных удобрений - 600 л, а на изготовление 1 т пластика - свыше 1 млн. л! Для выпуска 1 т стали нужно 200-300 м3, резины - до 1,4 тыс., бумаги - до 1,3 тыс. м3 воды. Особенно много влаги требует сельское хозяйство. На производство 1 т хлопка требуется 4-5 тыс. м3 воды, риса - 8 тыс., пшеницы -1,6 тыс., ржи - 1,2 тыс., 1 т картофеля - до 3 тыс. м3 воды. Короче говоря, для производства суточной нормы продовольствия на одного человека требуется 6 т воды.
Для современного человека уже не в диковинку вид нашей планеты из космоса. Существует множество фото - и киноснимков, на которых видно, что большую часть площади Земли составляет вода. Причем это вода, которая находится на поверхности, но есть еще масса воды, скрытая под земной оболочкой. Более 75 % территории земного шара - водные просторы океанов, морей, рек, озер, болот, льдов. Вода проникает буквально во все возможные полости Земли. Она есть везде - где меньше, где больше. В составе гидросферы океан составляет 94 %, подземные воды - 4,1, ледники - 1,6, озера - 0,016, почвенная влага - 0,005, пары атмосферы - 0,001, а речные воды - лишь 0,0001%.
Общие запасы воды на Земле в свободном состоянии составляют 1,46 * 106 трилл. т жидкой воды и льда, что в 275 раз больше массы атмосферы. Если бы этой водой равномерно покрыть земной шар, то ее слой составил бы 3700 м.
Большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Ее плотность примерно в 800 - 1000 раз выше плотности воздуха. В результате водные организмы (особенно активно передвигающиеся животные) сталкиваются с достаточно мощными силами гидродинамического сопротивления, что направило эволюцию многих групп животных на формирование органов и типов движения, снижающих любое сопротивление. В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, характерной для наземных форм и вызванной силами гравитации. В толще Мирового океана сложились комплексы живых организмов, свободно «парящих» в воде и самостоятельно поддерживающих круговорот веществ. Благодаря этому жизнь распространена в гидросфере по всей ее толще, встречаясь даже в самых глубоководных океанических впадинах - на глубине до 11 км.
Основная масса гидросферы приходится на соленые воды Мирового океана, который покрывает 70,8 % поверхности Земли. Средняя высота материков составляет всего 840 м, в то время как средняя глубина Мирового океана - 3800 м. Здесь формируется климат планеты. Океаны занимают гигантские бассейны, глубина которых в некоторых местах удалена от поверхности моря примерно настолько же, насколько гора Эверест поднимается над уровнем моря.