Základní podmínky koloběhu vody v přírodě. Koloběh vody v přírodě
Role vody v procesech probíhajících v biosféře je obrovská. Bez vody je metabolismus v živých organismech nemožný. S příchodem života na Zemi se koloběh vody stal poměrně složitým, protože jednoduchý fenomén fyziologického vypařování byl doplněn složitějším procesem biologického vypařování (transpirace), spojeným se životem rostlin a živočichů.
Stručně lze koloběh vody v přírodě popsat následovně. Voda se na zemský povrch dostává ve formě srážek, které vznikají převážně z vodní páry vstupující do atmosféry v důsledku fyzikálního vypařování a vypařování vody rostlinami. Jedna část této vody se odpařuje přímo z povrchu vodních ploch nebo nepřímo prostřednictvím rostlin a živočichů, zatímco druhá napájí podzemní vody.
Povaha odpařování závisí na mnoha faktorech. Z jednotky plochy na lesní ploše se tedy odpaří podstatně více vody než z povrchu vodního útvaru. S poklesem vegetačního krytu klesá i transpirace a následně i množství srážek.
Proudění vody v hydrologickém cyklu je určeno výparem, nikoli srážkami. Schopnost atmosféry zadržovat vodní páru je omezená. Zvýšení rychlosti odpařování vede k odpovídajícímu zvýšení srážek. Voda obsažená ve vzduchu ve formě páry v každém okamžiku odpovídá průměrné vrstvě o tloušťce 2,5 cm, rovnoměrně rozložené po povrchu Země. Množství srážek, které spadne za rok, je v průměru 65 cm V důsledku toho vodní pára z atmosférické fronty cirkuluje přibližně 25krát ročně (jednou za dva týdny).
Obsah vody ve vodních útvarech a půdě je stokrát větší než v atmosféře, ale prvními dvěma fondy protéká stejnou rychlostí. Průměrná doba transportu vody v kapalné fázi po zemském povrchu je asi 3650 let, 10 000krát delší než doba jejího transportu v atmosféře. Člověk v procesu hospodářské činnosti má silný vliv na základě hydrologického cyklu – výparu vody.
Znečištění vodních ploch a především moří a oceánů ropnými produkty prudce zhoršuje proces fyzického vypařování a zmenšování lesní plochy - transpiraci. To nemůže ovlivnit povahu koloběhu vody v přírodě.
Globální cykly životně důležitých živin se v biosféře rozpadají do mnoha malých cyklů omezených na místní stanoviště různých biologických společenstev. Mohou být více či méně složité a v různé míře citlivé na různé druhy vnějších vlivů. Příroda však rozhodla, že v přírodních podmínkách jsou tyto biochemické cykly „příkladnými bezodpadovými technologiemi“. Cyklicita pokrývá 98-99 % živin a pouze 1-2 % jde dokonce nikoli do odpadu, ale do geologické rezervace.
Na rozdíl od jednoduchého přenosu - pohybu minerálních prvků ve velkém cyklu - v malém cyklu jsou nejdůležitějšími momenty syntéza a destrukce organických sloučenin. Tyto dva procesy, které jsou základem života, jsou v určitém vztahu, který tvoří jeden z jeho hlavních rysů.
Jedinečné vlastnosti živé hmoty a její biogeochemické funkce, projevující se ve schopnosti přeměňovat plyny a koncentrovat chemické prvky, vysvětlují její schopnost provádět na planetě geochemickou práci, která je grandiózní co do rozsahu a důsledků.
Jak bylo uvedeno výše, základem fungování přírodního systému (NS) jsou energetické a materiálové vazby. Látka v PS se pohybuje v začarovaném kruhu a tvoří biogeochemický cyklus .
Na cestě od autotrofů k heterotrofům mohou živiny vstupovat do tzv rezervní fondy, jakési usazovací nádrže. Látky jsou zde neaktivní a procházejí pouze minerálními přeměnami, které nejsou spojeny s živou hmotou. Takovými rezervními fondy jsou například ložiska uhlí a ložiska karbonátových hornin na mořském dně. Za rezervní fondy lze dále považovat zásoby dřeva v lesních ekosystémech, ložiska rašeliny, lesní opad, humus, zásoby uhlíku ve formě oxidu uhličitého v atmosféře, hydrosféra, půda, chemické prvky rozpuštěné ve vodách a vody samotné.
Z hlediska rychlosti pohybu hmoty a stability jsou rezervní fondy heterogenní. V rámci rezervního fondu lze identifikovat masu hmoty, která je snadno dostupná pro živé organismy. Taková hmota je zpravidla koncentrována ve vysoce pohyblivých geosférách, ve kterých se toky hmoty pohybují mnohem energetičtěji než ve zbytku rezervních fondů. Tato látka má mnohem vyšší šanci na zapojení do biologických potravních řetězců. Tato hmota hmoty se nazývá směnný fond.
Rezervní fondy atmosféry, hydrosféry a biosféry jsou obvykle snadno dostupné, hmota se z nich snadno získává a stejně snadno se do nich vrací, proto jsou zde probíhající procesy relativně stabilní. Mnohem obtížnější je extrahovat hmotu z fondu sedimentárního cyklu (z litosféry). Proto jsou procesy probíhající za účasti tohoto fondu méně aktivní a nestabilní. Vstup do rezervy zde probíhá rychlejším tempem než těžba z ní. Proces těžby a vrácení látky do rezervních fondů je součástí biogeochemických cyklů.
V procesu evoluce získaly biogeochemické cykly téměř uzavřený kruhový charakter. Díky tomu je zachována určitá stálost, dynamická rovnováha složení, množství a koncentrace látek zapojených do koloběhu. Zároveň se v důsledku neúplného uzavření biologického cyklu v atmosféře hromadí dusík a kyslík, v zemské kůře se hromadí sloučeniny uhlíku (ropa, uhlí, plyn) a v oceánu se hromadí různé soli.
Vzhledem k vysoké pohyblivosti atmosféry a přítomnosti velkého výměnného fondu v ní mají některé cykly (kyslík, uhlík, dusík) schopnost rychlé samoregulace. Například výsledné místní koncentrace oxidu uhličitého se rychle rozptýlí a jsou rychleji absorbovány vegetací.
Cykly probíhající v režimu sedimentačních cyklů (obraty síry, fosforu, železa) jsou méně aktivní a málo regulované. Většina těchto látek je koncentrována v přisedlé litosféře.
Geologické i biologické cykly se vyznačují nevratností. Nezbytně se do nich vnášejí nové prvky, nové podmínky, různé rytmy a vazby cyklů. Tyto rozdíly, které se neustále hromadí, s každým novým cyklem vedou ke znatelným změnám i v biologických systémech. Některé prvky periodicky vypadnou z cyklu a prodlévají tu či onu dobu ve slepých uličkách, což vede k rozvoji biosféry.
Bezpečnostní otázky
Voda je nejběžnější látkou v biosféře. Koloběh vody v přírodě je nepřetržitý uzavřený proces pohybu vody mezi hydrosférou, atmosférou a litosférou na Zemi. To je možné díky schopnosti vody měnit své skupenství. Voda na naší planetě existuje ve třech stavech agregace – pevné, kapalné a plynné.
Hlavními zásobami vody jsou slané vody moří a oceánů (97 %). Pouze 3 % celkové vody v hydrosféře je čerstvá. Navíc 70 % sladké vody je v pevném stavu v ledovcích (2,24 %). Podzemní vody tvoří 0,61 % sladké vody a vody jezer, řek a atmosférická vlhkost představují 0,016 %, 0,0001 % a 0,001 %. Díky neustálé cirkulaci vody na zeměkouli zůstává její celkové množství konstantní.
Koloběh vody se uskutečňuje díky vypařování, pohybu vodní páry v atmosféře, její kondenzaci, srážkám a přítomnosti odpadních vod. Cyklus začíná odpařováním vody z podložního povrchu nádrží. Při proudění vzduchu se vodní pára pohybuje z jedné oblasti do druhé. Většina vody se vypařuje z povrchu Světového oceánu a vrací se zpět prostřednictvím kondenzace ve formě srážek. Menší podíl odpařené vody je přenášen na zem vzdušnými proudy. Objem vody, která se vypařuje nad pevninou a je unášena vzdušnými proudy do oceánu, je zanedbatelná. Moře a oceány tedy při vypařování ztrácejí podstatně více vody, než přijímají ze srážek na pevnině, je tomu naopak. Ale říční voda neustále proudí do moří a oceánů z kontinentů. To zajišťuje konstantní objem vody na planetě.
V důsledku procesů kondenzace vlhkosti dochází ke srážkám. Část vlhkosti z atmosférických srážek se odpařuje, část tvoří dočasné nebo trvalé odtoky a nádrže. Určitý hmotnostní zlomek vlhkosti z atmosférických srážek prosakuje do půdy a tvoří podzemní vodu.
V přírodě existuje několik typů koloběhů vody v závislosti na místě, kde se odpařila vlhkost a kde spadly srážky. Existují velké (globální) a malé (oceánské a kontinentální) vodní cykly. Vodní pára vzniklá nad moři a oceány je velkým koloběhem transportována vzdušnými proudy na kontinenty, tam kondenzuje se srážkami a vlhkost se opět dostává do oceánu ve formě odtoku. Tento typ cyklu je doprovázen změnou kvality vody, protože prostřednictvím odpařování se slaná voda stává čerstvou a špinavá se čistí.
V procesu malého oceánského cyklu vodní pára vytvořená nad oceánem podléhá kondenzaci a vrací se do oceánu ve formě srážek. Malý intrakontinentální gyre je kondenzace odpařené vody nad zemským povrchem a následné srážky nad kontinenty. Poslední fází malého kontinentálního kroužku je také Světový oceán.
Rychlost přepravy vody v různých skupenstvích je různá, stejně jako se liší časové intervaly spotřeby vody a doba její obnovy. Nejvyšší rychlost výměny vody je v živých organismech (několik hodin). V ledovcích polárních oblastí koloběh vody pokračuje tisíce let. Vody světového oceánu jsou zcela obnoveny během 2,7 tisíce let.
Význam koloběhu vody
Jeho role v přírodě je velmi je těžké to přeceňovat. Koneckonců nejenže spojuje všechny části hydrosféry, ale spojuje i ostatní slupky naší planety: biosféru, litosféru i samotnou hydrosféru. Zatímco cirkuluje, voda existuje ve třech hlavních stavech: kapalné, plynné a pevné.
Kromě toho voda, jak známo, transportuje velké množství látek, bez kterých život je nemožný. Koneckonců, bez vody by na Zemi prostě nic neexistovalo.
Díky koloběhu vody nebudou vodní plochy planety nikdy nebuď mělký, vodní bilance v nich je vždy stabilní.
Fáze koloběhu vody
Moře ztrácejí více vody odpařováním, než přijímají srážkami. Na souši je ale situace opačná. Cyklus cirkulace vody se přitom nezastaví a její celkové množství je zachováno. beze změny.
Samotný cyklus se skládá z následujících hlavních procesů:
- všechno to začíná odpařování vody. Slunce pomalu ohřívá vodu v mořích a oceánech. Vypaří se a stane se trajekt. Totéž se děje na souši;
- vodní pára pohybuje se vzduchovými hmotami dokud nedosáhne zóny s dostatkem nízká teplota;
- výsledkem je kondenzaci vlhkosti v oblacích. Tyto mraky se pohybují a kapky vody se v nich mísí a začínají růst;
- konečně, srážky padají.
Samotné srážky mohou být různé (déšť, sníh, kroupy...). Zase spadlá voda plní zemské nádrže, vyživuje rostliny a podporuje život. Pak proces znovu se opakuje.
V poslední době začíná voda hrát důležitou roli v koloběhu vody. lidské činnosti. Průmyslový rozvoj, odlesňování, orba nadměrně velkých ploch, odvodňování půdy, výstavba přehrad a nádrží, nerozumné nakládání s vodou – to vše ovlivnilo fungování hydrologických procesů Země.
Všichni bychom měli s vodou zachází velmi opatrně a správně ji používá Jinak je nedostatek vody a znečištění nevyhnutelné.
Koloběh vody je nejdůležitější proces probíhající na naší planetě, který poskytuje život všem živým bytostem, od malých zvířat a rostlin až po lidi. Voda je nezbytná pro existenci všech organismů bez výjimky. Účastní se mnoha chemických, fyzikálních a biologických procesů. Voda pokrývá 70,8 % zemského povrchu a tvoří hydrosféru – část biosféry. Vodní obal se skládá z moří a oceánů, řek a jezer, bažin a podzemních vod, umělých nádrží, stejně jako permafrost a ledovce, plyny a páry, to znamená, že hydrosféra zahrnuje všechny vodní útvary, které jsou ve všech třech skupenstvích (plynné, kapalné nebo pevné).
Význam cyklu
Význam koloběhu vody v přírodě je velmi velký, protože díky tomuto procesu dochází k interakci a plnému fungování atmosféry, hydrosféry, biosféry a litosféry. Voda je zdrojem života a dává všem živým tvorům šanci na existenci. Přenáší základní prvky po celé Zemi a zajišťuje plné fungování všech organismů.
Během teplého období a pod vlivem slunečního záření se voda začíná měnit v páru, která přechází do druhého skupenství (plynného). Kapalina vstupující do vzduchu ve formě páry je čerstvá, a proto se vodám Světového oceánu říká „továrna na sladkou vodu“. Stoupající výš se pára setkává s proudy studeného vzduchu, ze kterých se přeměňuje v mraky. Poměrně často se odpařená kapalina vrací do oceánu ve formě sedimentu.
Vědci zavedli koncept „Velkého koloběhu vody v přírodě“, někteří tento proces nazývají Světový cyklus. Sečteno a podtrženo: kapalina se shromažďuje nad vodami oceánu ve formě srážek, po kterých se část přesune na kontinenty. Tam srážky padají na zem a pomocí odpadních vod se vracejí zpět do Světového oceánu. Právě podle tohoto schématu se voda přeměňuje ze soli na čerstvou a naopak. Určitý druh „dodávky“ vody lze provádět za přítomnosti procesů, jako je vypařování, kondenzace, srážky a odtok vody. Podívejme se blíže na jednotlivé fáze koloběhu vody v přírodě:
- Odpařování – tento proces zahrnuje přeměnu vody z kapalného skupenství do plynného skupenství. K tomu dochází, když se kapalina zahřeje a poté stoupá do vzduchu jako pára (vypařuje se). K tomuto procesu dochází každý den: na hladinách řek a oceánů, moří a jezer v důsledku pocení člověka nebo zvířete. Voda se neustále odpařuje, ale můžete ji vidět, jen když je teplá.
- Kondenzace je jedinečný proces, který způsobuje, že se pára mění zpět na kapalinu. Při kontaktu s proudy studeného vzduchu pára uvolňuje teplo a poté se přeměňuje na kapalinu. Výsledek procesu je vidět v podobě rosy, mlhy a mraků.
- Srážky – při vzájemné kolizi a kondenzačních procesech kapky vody v oblacích ztěžknou a padají na zem nebo do vody. Díky své vysoké rychlosti se nestihnou vypařit, a tak se často setkáváme se srážkami v podobě deště, sněhu nebo krupobití.
- Odtok vody - padá na zem, některé srážky se absorbují do půdy, jiné tečou do moře a další živí rostliny a stromy. Zbytek kapaliny se hromadí a je dodáván do vod Světového oceánu pomocí odpadních vod.
Celkově vzato, výše uvedené fáze tvoří koloběh vody v přírodě. Stav kapaliny se neustále mění a tepelná energie se uvolňuje a absorbuje. Lidé a zvířata se také účastní tak složitého procesu absorbováním vody. Negativní dopad lidstva je způsoben rozvojem různých oblastí průmyslu, vytvářením přehrad, nádrží, stejně jako ničením lesů, odvodňováním a zavlažováním pozemků.
V přírodě existují také malé vodní cykly: kontinentální a oceánské. Podstatou posledně jmenovaného procesu je odpařování, kondenzace a srážení přímo do oceánu. Podobný proces může nastat na povrchu země, který se běžně nazývá kontinentální malý vodní cyklus. Tak či onak, všechny srážky, bez ohledu na to, kam spadnou, se určitě vrátí do vod oceánu.
Protože voda může být kapalná, pevná a plynná, závisí rychlost pohybu na jejím stavu agregace.
Typy koloběhu vody
Obvykle můžeme jmenovat tři typy koloběhu vody:
- Světový oběh. Nad oceány se tvoří velké množství páry. Stoupající vzhůru je unášena vzdušnými proudy na kontinent, kde padá jako déšť nebo sníh. Poté se přes řeky a podzemní vody opět vrací do oceánu.
- Malý. V tomto případě se pára tvoří nad oceánem a po nějaké době do něj padá přímo jako srážky.
- Kontinentální. Tento cyklus se tvoří právě uvnitř kontinentu. Voda ze země a vnitrozemských nádrží se vypařuje do atmosféry a po chvíli se vrací na Zemi jako déšť a sníh
Koloběh vody je tedy proces, v jehož důsledku voda mění skupenství, čistí se a nasycuje novými látkami. Cyklus umožňuje fungování všech forem života. Díky tomu, že je voda neustále v pohybu, pokrývá celý povrch planety.
Schéma koloběhu vody v přírodě
Vzdělávací video o koloběhu vody v přírodě
Koloběh vody v přírodě pro děti - kapkové dobrodružství
Jaký význam má globální koloběh vody v přírodě, se dozvíte z tohoto článku.
Význam koloběhu vody v přírodě
Jak probíhá koloběh vody?
Země a oceány jsou ohřívány slunečními paprsky. V důsledku toho se voda mění z kapalného skupenství do plynného skupenství, tedy páry, a stoupá vzhůru. Oceán dodává do atmosféry až 86 % vlhkosti a pouze 14 % párové vlhkosti se získává odpařováním z pevniny. Voda, která se odpařuje z povrchu, je čerstvá. Lze tvrdit, že oceán je kolosální továrna na sladkou vodu. A bez něj by život na planetě nebyl možný. S nadmořskou výškou teplota v atmosféře klesá a vodní pára, která se setká se studenými vrstvami vzduchu, se ochladí a začne se tvořit mraky. Všimněte si, že na souši se voda vypařuje z řek, jezer, potoků a z povrchu rostlin. Často se voda, která se z oceánu vypařila, do něj vrací srážkami, které padají z mraků nad oceány a moře. Další mraky jsou přenášeny větrem na pevninu. Tam mohou srážky padat v pevné nebo kapalné formě. Částice atmosférických srážek spadne do řek, které tak či onak odvádějí své vody do Světového oceánu nebo do Aralského či Kaspického moře. Další voda, která dopadá na zem ve formě atmosférických srážek, prosakuje z povrchu země a opět proudí podzemními vodami do Světového oceánu. Zde koloběh začíná znovu a znovu. V jiném případě se srážky, které spadají do půdy, dostávají do těla rostliny kořenovým systémem. Odtud se odpařuje přes listy do atmosféry.
Jaký význam má koloběh vody v přírodě?
V přírodě je význam koloběhu vody velmi velký. Nejenže spojuje části hydrosféry, ale spojuje mezi sebou všechny obaly planety: hydrosféru, litosféru, atmosféru a biosféru. Během cyklu se voda vyskytuje ve 3 skupenstvích: pevné, kapalné, plynné. Přepravuje velké množství látek, které jsou nezbytné pro život na planetě. Koloběh vody reguluje průtok řeky v průběhu času. Bez něj by řeky měly vodu pouze v období tání sněhu nebo srážek. Tento proces je důležitý i pro rostliny, protože minerální rozpuštěné látky a vitamíny jsou jim dodávány z půdy a vody.