Тема 16. Вплив ґрунту на гідросферу

План

1. Загальні відомості про гідросферу Землі.

2. Гідрологічна роль ґрунту. Ґрунтовий розчин як складова частина гідросфери.

3. Трансформація ґрунтом атмосферних опадів в ґрунтові і підґрунтові води.

4. Участь ґрунтів у формуванні річкового стоку.

5. Участь ґрунтів у формуванні водного балансу.

6. Прогнозування та шляхи оптимізації водного балансу.

7. Ґрунт як фактор біопродуктивності водойм.

8. Ґрунт як сорбційний, захисний бар’єр акваторій.

1. Загальні відомості про гідросферу Землі

Поняття гідросфера вперше було введено Е.Зюссом. Цим терміном позначається узагальнено рідка оболонка Землі. За визначенням В.І.Вернадського під гідросферою слід розуміти, перш за все, скупчення поверхневих, океанічних і морських вод, які перебувають в тісному генетичному зв’язку з запасами підземних вод в земній корі.

За даними Дж. Дривера (1985), 80% вод Землі зосереджено у Світовому океані, 19% - у порах гірських порід нижче поверхні земної кулі, 1% води знаходяться у вигляді льоду, і 0,002% - в струмках, малих і великих річках і озерах.

Аналіз структури водної оболонки Землі показав такі її характерні риси.

1. Асиметрія будови гідросфери – нерівномірний розподіл об’єму води на поверхні і в надрах Землі. За даними М.І. Львовича (1986), 94% її об’єму і 72% поверхні земної кулі займає Світовий океан, 4% припадає на підземні води, 1,6% - полярні льодовики, 0,25% – прісні поверхневі води і 0,001% - водяна пара гідросфери.

2. Постійно діючий вологооборот, який зв’язує водну оболонку Землі в єдине ціле. Дякуючи цьому компоненти біосфери постійно оновлюються водними масами, які до них надходять. Найшвидше оновлюється волога атмосфери, вода річок і ґрунту. Виділяють кілька типів вологообороту. Найбільш важливим для розуміння гідрологічної ролі ґрунту є атмосферно-ґрунтово-біологічний тип.

3. Вода як специфічне природне утворення – різноманітне й неповторне поєднання її властивостей: здатність до розчинення мінеральних і органічних речовин, хімічна активність і рухомість, висока теплоємкість і теплопровіднісь, значна буферність, здатність перебувати у трьох агрегатних станах в незначному інтервалі температур, сприятливе поєднання хімічних і фізичних параметрів для використання її живими організмами як основи свого існування. Цим властивостям води В. І. Вернадський приділяв особливу увагу. Він писав: “Природна вода начебто призначена для життя, і з життям зв’язана вона одна з усіх хімічних сполук. Цей тісний зв’язок води з життям і її виключне поширення в земній корі, яке різко відрізняє її від усіх мінералів, не може бути випадковим: воно вказує на закономірність явища, на певну організованість земної кори. Вода і жива речовина генетично зв’язані частини цієї організованості» (1960, с. 75).

2. Гідрологічна роль ґрунту. Ґрунтовий розчин як складова частина гідросфери

Ґрунти тісно взаємодіють з водама Землі і цим самим суттєво впливають на розвиток і функціонування гідросфери. У цій темі нам необхідно розглянути основні форми участі ґрунтового покриву в процесах формування водної оболонки Землі. Перш за все необхідно ознайомитись з загальною оцінкою ролі ґрунтів у колообігу води. За твердженням М. І. Львовича (1974) поряд з кліматом, як основним діючим фактором гідрологічного режиму, значна роль належить ґрунту у формуванні гідросфери.

Про загальне гідрологічне значення ґрунтів вказував В.І. Вернадський, який у своїй праці “Історія природних вод” (1934, с.357) писав:“Величезне значення в історії води мають ґрунтові розчини, які насичують, за винятком пустинь, всю сушу і є основним субстратом життя.” Розглядаючи звязки різних форм природної води, він підкреслює, що вивчення ґрунтових розчинів відкриває в історії води грандіозні явища, які зв’язують такі різні води, як морську, річкову і дощову. Схема залежності ґрунтових та інших вод за В. І.Вернадським має такий вигляд:

киснево-азотна

прісна

дощова вода

Киснево-азотно-вуглекислий

ґрунтовий розчин, солоний, а іноді прісний

рідини живої

речовини

Киснево-азотно-вуглекисла

солона морська вода

(через річкову воду)

Крім В.І. Вернадського роль ґрунту в розвитку і функціонуванні водної оболонки землі висвітлювали й інші вчені. Основи гідрології ґрунтів були закладені ще в 19 столітті В.І. Воєнковим, В.В. Докучаєвим, А.А. Ізмаїлським, а в 20-му – Г.Н. Висоцьким, А.Ф. Лебедєвим, А.А. Роде та іншими вченими-ґрунтознавцями. Згідно досліджень М. І. Львовича (1974) ґрунт відіграє роль посередника між кліматом та річковою і підземною водами. Він вважає, що після клімату ґрунт займає друге місце за своїм значенням серед гідрологічних факторів. Жодне явище водного балансу не відбувається без участі ґрунту, поза ґрунтом. Без врахування цього не можна правильно зрозуміти і пояснити гідрологічні явища і процеси.

Маючи на увазі різноманітність властивостей реальних ґрунтів та зміни їх людиною, стає зрозумілим наскільки значною є мінливість гідрологічних процесів, які контролюються ґрунтом. Пояснення цього положення наведено в наступних параграфах цієї теми.