Глава 4. Круговорот веществ

воды в пар добавился процесс биологического испарения, связан­ный с жизнедеятельностью организмов, - транспирация. Соот­ношение количества воды, выделившейся в результате транспи-рации и испарения, меняется в зависимости от местных условий. В тропическом влажном лесу количество воды, испаряемой расте­ниями, более чем в два раза превышает испарение с той же площади растениями саванны, расположенной на той же широте и высоте. Растительность в целом играет значительную роль в испарении воды, влияя тем самым на климат регионов. Она является также водоохранным и водорегулирующим фактором: смягчает паводки, удерживая влагу в почвах и препятствуя их иссушению и эрозии.

Общие запасы воды на Земле оцениваются приблизительно в 1386 млн км³. Соленая вода составляет около 97,5 % от объема водной массы, на мировой океан приходится 96,5 %. Объем пресных вод, по разным оценкам, составляет 35 - 37 млн км³, или 2,5 - 2,7 % от общих запасов воды на Земле. Большая часть пресных вод (68 - 70 %) сосредоточена в ледниках и снежном покрове.

Энергетика гидрологического цикла представлена в виде двух энергетических путей. Движение вверх (испарение) осуще­ствляется за счет солнечной энергии, часть которой вода погло­щает. При выпадении осадков она отдает энергию озерам, ре­кам, заболоченным землям, другим экосистемам и непосредст­венно человеку, например на ГЭС (рис. 4.2).

Около трети поступающей солнечной энергии затрачивается на движение воды. Это еще один пример «безвозмездной услуги», которую оказывает людям Солнце.

Деятельность человека оказывает огромное влияние на

глобальный круговорот воды. В результате покрытия земной поверхности непроницаемыми материалами, строительства оросительных систем, уплотнения пахотных земель, уничтожения лесов и т. п. сток воды в океан увеличивается и пополнение фонда грунтовых вод сокращается.

134

Рис. 4.2. Энергетика гидрологического цикла (по Ю. Одуму, 1986)

Во многих сухих областях резервуары подземных вод выкачиваются человеком быстрее, чем заполняются. В засушливых районах США (западная часть Оклахомы, Техас, Канзас), например, подземные горизонты наполнены водой, накопившейся в более влажные геологические периоды, и теперь количество ее не увеличивается. Вода здесь - невозобновляемый ресурс, подобно нефти, и основные ее источники будут исчерпаны через 30 - 40 лет.

Рост объема поверхностного стока, в свою очередь, увеличивает риск наводнений и усиливает эрозию почв.

В России для водоснабжения и орошения земель разведано 3367 месторождений подземных вод, эксплуатационные запасы которых составляют 28,5 км3/год. Степень освоения этих запасов

135

Глава 4. Круговорот веществ

на 1996 г. составляет в РФ не более 33%, а в эксплуатации находится около 1600 месторождений. Но в результате интенсивного водозабора в эксплуатируемых скважинах в уровен-ной поверхности подземных вод сформировались депрессивные воронки площадью 50 000 км², а снижение уровня в центре воронки - 80 - 130 м (Москва, Брянск, Санкт-Петербург,Курск).

■ Малый круговорот. На базе большого геологического круговорота возникает круговорот органических веществ, или малый, биологический (биотический) круговорот. В 1927 г. со­ветский ученый В. Р. Вильямс писал: «Из большого, абиотическо­го, круговорота веществ на земном шаре вырывается ряд элемен­тов, которые, постоянно увлекаемые в новый, малый, по сравне­нию с большим, биологический круговорот, надолго, если не навсегда, вырываются из большого круговорота и вращаются непрерывно расширяющейся спиралью в одном направлении в малом, биологическом, круговороте».

В основе малого круговорота веществ лежат процессы синтеза и разрушения органических соединений.Эти два процессаобеспечивают жизнь и составляют одну из глав­ных ее особенностей.

В отличие от геологического, биологический круговорот харак­теризуется ничтожным количеством энергии. На создание органического вещества, как уже упоминалось, затрачивается всего около 1 % падающей на Землю лучистой энергии. Однако эта энергия, вовлеченная в биологический круговорот, соверша­ет огромную работу по созиданию живого вещества. Чтобыжизнь продолжала существовать, химические элементы должны постоянно циркулировать из внешней среды в живые организмы и обратно, переходя из протоплазмы одних организмов в усво­яемую для других организмов форму.

Все абиотические и биотические планетарные циркуля­ции веществ тесно переплетены и образуют общий глобаль­ный круговорот, перераспределяющий энергию Солнца.

136