75

Тема 3. Геоэкологические особенности и функции гидросферы

3.1. Творческий проект «Глобальные экологические функции гидросферы»

Существует два основных подхода к определению понятия «гидросфера». «Иногда гидросфера рассматривается как совокупность водоёмов вместе с растворёнными газами, взвешенным твёрдым веществом и живыми организмами. В других случаях гидросфера понимается как совокупность всех вод на Земле, включая почвенные растворы, грунтовые воды, влагу атмосферы и даже воду живых организмов» (Добродеев, 1996).

Задание. Используя представленные в теме материалы и дополнительную литературу, необходимо самостоятельно создать схему «Глобальные экологические функции гидросферы» (по аналогии со схемой «Глобальные экологические функции атмосферы», см. Тему 2).

Методические рекомендации для выполнения задания

1. Экологическим функциям подсистем биосферы часто дают образные названия (фильтры, барьеры, ловушки, экраны и т.д.), которые не имеют строго научного определения, но отражают характерные черты процесса и/или явления и подчёркивают его значение для биосферы.

2. С позиций экологии особый интерес представляют те процессы, которые протекают при участии живых организмов и их сообществ, контролируются живым веществом биосферы.

3. Некоторые из экологических функций гдросферы схематично представлены на рис. 3.4.

4. При выполнении задания важно не только назвать экологическую функцию (особенность), но и суметь наглядно изобразить её. Приветствуются компьютерные варианты.

5. Необходимо:

• разработать перечень глобальных экологических функций гидросферы и экологических функций (особенностей) воды в биосфере (10 – 15 позиций);

• сделать схематичный рисунок (информационное поле), на котором будут зашифрованы глобальные экологические функции (особенности) гидросферы под номерами от 1 до 10 (15).

• дать краткие ответы (указать №№, название функции, механизм, особенности, экологическое значение).

3.2. Экологическое значение аномальных свойств воды

Многие физические свойства воды обнаруживают существенные аномалии по сравнению с другими веществами. Например, при нормальных условиях вода должна была бы находиться в газообразном состоянии (известно, что сероводород, H₂S, имеющий более тяжелую молекулу – газ), а представляет собой жидкость.

Плотность пресной воды в интервале температур ~ от 100,0 до 4,0 ^оС нормально возрастает, как и у огромного большинства других жидкостей. Однако, достигнув максимального значения 1,0000 г/см³ при + 3,98 ^оС, плотность при дальнейшем охлаждении воды уменьшается, а при замерзании (т. е. при переходе в твёрдое состояние) скачкообразно падает, тогда как почти у всех остальных веществ переход в твердое состояние сопровождается увеличением плотности. Удельная теплоёмкость и удельная теплота плавления воды аномально высоки по сравнению с другими веществами. Вода обладает крайне низкой сжимаемостью, высокой величиной поверхностного натяжения, уникальной способностью растворять другие вещества и многими другими аномальными или, точнее, уникальными для экосферы Земли свойствами.

Аномалии свойств воды связаны со структурой её молекулы и особенностями межмолекулярных взаимодействий. Распределение электронной плотности в молекуле воды таково, что создаются 4 полюса зарядов: два положительных и два отрицательных, которые располагаются в вершинах тетраэдра. Четыре полюса зарядов позволяют каждой молекуле воды образовать четыре водородные связи с соседними (такими же) молекулами. Водородные связи примерно в 10 раз прочнее, чем обычные межмолекулярные связи, характерные для большинства других веществ. Поэтому для плавления, испарения и нагревания 1 г воды требуется так много энергии.

Полезно запомнить: плотность льда _льда = 0,92 г/см³;

максимальная плотность воды (при t = + 3,98 ^оС) _воды = 1,00 г/см³.

1. Большая теплоёмкость

Вода обладает уникально (аномально) высокой теплоёмкостью: