15. Водные ресурсы. Круговорот воды в природе, его физи­ческие причины, экологическая и хозяйственная роль.

Мировые запасы воды на Земле колоссальны. Они равны 1 353 985 тыс. км³. Если все воды гидросферы равномерно рас­пределить по поверхности Земли, слой ее будет иметь толщину около 2,5 км. В пределах Мирового океана, который занимает примерно 2/3 поверхности Земли, средняя глубина составляет 3,96 км при максимальной 11022 м (Марианская впадина). Хотя основная масса воды на Земле представлена солеными водами (доля их в общих запасах близка к 97,5%), но и объемы пресных вод колоссальны. Они равны 35 млн. км³. При неизменности уровня Мирового океана водный баланс Зем­ли складывается следующим образом. Выпадающие на планете осадки уравновешиваются испарением. Обе величины близки к 577 000 км³ в год. При этом испарение с океана превышает осадки на 47000 км³/год. На суше закономерность обратная - испарение меньше осадков на 47000 км³. Эта влага и возвращается в океан за счет речного стока. В настоящее время мировой водный баланс сдвинут в сторону океана.

Круговорот воды на земном шаре — основная особенность гидросферы Земли и природных условий планеты в целом. Круговорот воды создает основной механизм перераспределения на Земле вещества и энергии, объединяет в единое целое не только водные объекты, но и разные части планеты. Физической причиной круговорота воды на земном шаре служат солнечная энергия и сила тяжести. Солнечная энергия — это причина нагревания и последующего испарения воды. Неравномерное распределение по Земле солнечной энергии приводит к неравномерному распределению атмосферного давления, вызывает воздушные потоки — ветры, переносящие испарившуюся влагу — водяной пар — и создающие ветровые тече­ния в океане. Неравномерное распределение солнечной энергии приводит также к неравномерному распределению плотности воды в океане и, как следствие, к возникновению плотностных течений.

Самый значительный по переносимым массам и по затратам энергии круговорот на Земле — это планетарный гидрологический цикл — круговорот воды. Условиями его существования является: 1) Поглощение и отражение солнечной энергии поверхностью океанов и почвы; 2) Разная теплоемкость и теплопроводность воды и почвы; 3) Существование атмосферной циркуляции и циркуляции водных течений. Его основными особенностями является: планетарный масштаб, длительность существования, способность переносить на большие расстояния загрязняющие и иные вещества. Данный круговорот—это не только перенос водных масс. Это фазовые превращения, образование растворов и взвесей, выпадение осадков, кристаллизация, процессы фотосинтеза, а также разнообразные химические реакции. Вода, непрерывно переходя из одного состояния в другое, совершает малый и большой круговороты. Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяного пара в атмосфере и выпадение осадков на поверхность океана образует малый круговорот. Когда водяной пар переносится воздушными течении на сушу, круговорот становится значительно сложнее. При этом часть осадков испаряется и поступает обратно в атмосферу, другая — питает реки и водоемы, но в итоге вновь возвращается в океан речным и подземным стоками, завершая тем самый большой круговорот.

Кроме теплооборота между земной поверхностью и атмосфе­рой происходит постоянный оборот воды, или влагооборот. С поверхности океанов и морей, а также других водоемов, с влажной почвы и растительности в атмосферу испаряется вода. На испарение затрачивается большое количество тепла из почвы и верхних слоев воды. Возвращающиеся на земную поверхность осадки в целом уравновешивают испарение. Экологическая роль круговоротов воды заключается в реализации термодинамических законов.

1-й закон термодинамики «Энергия переходит из одного вида в другой, не возникает из неоткуда и не уходит в некуда»

2-й закон термодинамики «Любое действие связанное с преобразованием энергии происходит с потерей энергии в виде рассеивания бесполезной энергии энтропии». Увеличение энтропии приводит к формированию устойчивости систем, в которых она образуется. Когда значение энтропии в сочетании окружающая среда–организм (система организмов) становиться максимальной – система достигает состояния равновесия. Вернадский называл круговороты биогеохимическими циклами, имеющими осадочную, водную и газовую стадию. Круговорот воды играет огромную роль в хозяйстве. Это связано как с применением воды в различных промышленных циклах, так и с ассимиляционным потенциалом природы, позволяющей человечеству утилизировать различные загрязняющие вещества.