Thema Nummer 5. Globale Zyklen der Hauptsache Nährstoffe

Fragen:

Globaler und lokaler Wasserkreislauf.

Der Kohlenstoffkreislauf. Veränderungen der Kohlendioxidbilanz im Laufe der Zeit: langfristige Trends und saisonale Schwankungen.

Der Sauerstoffkreislauf.

Der Stickstoffkreislauf. Die Rolle von Mikroorganismen bei der Aufrechterhaltung des Stickstoffkreislaufs: ammonifizierende Bakterien, nitrifizierende Bakterien.

Zyklus des Phosphors, seine kleine Isolierung. Phosphor als limitierender Faktor.

Schwefelkreislauf. Die Rolle von Mikroorganismen bei der Aufrechterhaltung des Schwefelkreislaufs. Verschmutzung von Gewässern mit Schwefelwasserstoff.

Ziel: Ideenbildung zum grenzüberschreitenden Transfer der wichtigsten biogenen Stoffe (Wasser, Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor).

1. Globaler und lokaler Wasserkreislauf

Die Sonnenenergie auf der Erde verursacht zwei Stoffkreisläufe: einen großen oder geologischen, am deutlichsten im Wasserkreislauf und in der atmosphärischen Zirkulation manifestiert, und einen kleinen, biologischen (biotischen), der sich auf der Grundlage eines großen entwickelt und aus einem kontinuierlichen, zyklisch, aber zeitlich und räumlich uneinheitlich, und begleitet von mehr oder weniger erheblichen Verlusten in der regelmäßigen Umverteilung von Materie, Energie und Information innerhalb von Ökosystemen unterschiedlicher Organisationsebenen.

Der bedeutendste Kreislauf auf der Erde in Bezug auf transportierte Massen und Energiekosten ist der planetarische Wasserkreislauf – der Wasserkreislauf.

In flüssigem, festem und dampfförmigem Zustand ist Wasser in allen drei Hauptbestandteilen der Biosphäre vorhanden: Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre. Alle Gewässer vereinen sich allgemeines Konzept"Hydrosphären". Die Bestandteile der Hydrosphäre sind durch ständigen Austausch und Wechselwirkung miteinander verbunden. Wasser, das sich ständig von einem Zustand in einen anderen bewegt, macht kleine und große Kreisläufe. Verdunstung von Wasser von der Meeresoberfläche, Kondensation von Wasserdampf in der Atmosphäre und Niederschläge auf der Meeresoberfläche bilden einen kleinen Kreislauf. Wenn Wasserdampf von Luftströmungen an Land getragen wird, wird der Kreislauf viel komplizierter. Gleichzeitig verdunstet ein Teil des Niederschlags und gelangt wieder in die Atmosphäre, während der andere Teil Flüsse und Stauseen speist, aber schließlich mit Fluss- und Untergrundabflüssen in den Ozean zurückkehrt und so einen großen Kreislauf schließt.

Unter biotischem (biologischem) Kreislauf wird der Stoffkreislauf zwischen Boden, Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen verstanden. Nach der Definition von N. P. Remezov, L. E. Rodin und N. I. Bazilevich ist der biotische (biologische) Kreislauf der Fluss chemischer Elemente aus Boden, Wasser und Atmosphäre in lebende Organismen, die Umwandlung eingehender Elemente in neue komplexe Verbindungen und deren Rückführung im Prozess des Lebens mit dem jährlichen Abfall organischer Materie oder mit völlig toten Organismen, die Teil des Ökosystems sind.

2. Kohlenstoffkreislauf. Veränderungen der Kohlendioxidbilanz im Laufe der Zeit: langfristige Trends und saisonale Schwankungen

Die Migration von CO 2 in die Biosphäre verläuft auf zwei Wegen.

Der erste Weg besteht darin, es während der Photosynthese unter Bildung von Glukose und anderem zu absorbieren organische Materie aus der alle Pflanzengewebe aufgebaut sind. In Zukunft werden sie durch Nahrungsketten übertragen und bilden das Gewebe aller anderen Lebewesen des Ökosystems. Es ist zu beachten, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein einzelner Kohlenstoff innerhalb eines Zyklus in der Zusammensetzung vieler Organismen "besucht", gering ist, da bei jedem Übergang eins ausfällt trophische Ebene Andererseits besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das organische Molekül, das es enthält, dabei gespalten wird Zellatmung Energie zu bekommen. Gleichzeitig gelangen als Bestandteil wieder Kohlenstoffatome in die Umwelt Kohlendioxid So schließt man einen Zyklus ab und macht sich bereit, den nächsten zu beginnen. Innerhalb des Landes, in dem es Vegetation gibt, wird atmosphärisches Kohlendioxid im Prozess der Photosynthese absorbiert Tageszeit. Nachts wird ein Teil davon von Pflanzen während der Nacht freigesetzt Außenumgebung. Beim Absterben von Pflanzen und Tieren an der Oberfläche wird organisches Material zu CO 2 oxidiert.

Auch bei der Verbrennung von organischem Material werden Kohlenstoffatome in die Atmosphäre zurückgeführt. Ein wichtiges und interessantes Merkmal des Kohlenstoffkreislaufs ist, dass in fernen geologischen Epochen, vor Hunderten von Millionen Jahren, ein erheblicher Teil der organischen Substanz, die bei den Prozessen der Photosynthese entstanden ist, weder von Verbrauchern noch von Zersetzern genutzt, sondern in der Lithosphäre angesammelt wurde in Form von fossilen Brennstoffen: Öl, Kohle, Ölschiefer, Torf usw. Diese fossilen Brennstoffe werden in großen Mengen abgebaut, um den Energiebedarf unserer Industriegesellschaft zu decken. Indem wir es verbrennen, schließen wir gewissermaßen den Kohlenstoffkreislauf.

Auf dem zweiten Weg erfolgt die Kohlenstoffmigration durch die Schaffung eines Karbonatsystems in verschiedenen Gewässern, wo CO 2 in H 2 CO 3, HCO 3, CO 2 übergeht. Mit Hilfe von in Wasser gelöstem Calcium (oder Magnesium) werden auf biogenem und abiogenem Wege Karbonate (CaCO 3 ) ausgefällt. Es bilden sich dicke Kalkschichten. Laut A. B. Ronov beträgt das Verhältnis von vergrabenem Kohlenstoff in den Produkten der Photosynthese zu Kohlenstoff in Karbonatgestein 1:4. Neben dem großen Kohlenstoffkreislauf gibt es eine Reihe kleinerer Kreisläufe auf der Landoberfläche und im Ozean.

Die Rolle des Wassers bei den in der Biosphäre ablaufenden Prozessen ist enorm. Ohne Wasser ist der Stoffwechsel in lebenden Organismen nicht möglich. Mit dem Aufkommen des Lebens auf der Erde wurde der Wasserkreislauf relativ komplex, da mehr als schwieriger Prozess biologische Verdunstung (Transpiration), die mit der lebenswichtigen Aktivität von Pflanzen und Tieren verbunden ist.

Der Wasserkreislauf in der Natur lässt sich kurz wie folgt beschreiben. Wasser gelangt in Form von Niederschlag an die Erdoberfläche, der hauptsächlich aus Wasserdampf entsteht, der durch physikalische Verdunstung und die Verdunstung von Wasser durch Pflanzen in die Atmosphäre freigesetzt wird. Ein Teil dieses Wassers verdunstet direkt von der Oberfläche Wasserteilchen oder indirekt durch Pflanzen und Tiere, während der andere das Grundwasser speist (Abbildung 1.13).

Die Art der Verdunstung hängt von vielen Faktoren ab. Von einer Flächeneinheit in einem Waldgebiet verdunstet es also erheblich mehr Wasser als von der Oberfläche eines Gewässers. Mit abnehmender Vegetationsdecke nimmt auch die Transpiration ab und damit die Niederschlagsmenge.

Der Wasserfluss im Wasserkreislauf wird durch Verdunstung bestimmt, nicht durch Niederschlag. Die Fähigkeit der Atmosphäre, Wasserdampf aufzunehmen, ist begrenzt. Eine Erhöhung der Verdunstungsrate führt zu einer entsprechenden Zunahme der Niederschläge. Das Wasser, das zu jedem Zeitpunkt in Form von Dampf in der Luft enthalten ist, entspricht einer durchschnittlichen Schicht von 2,5 cm Dicke, die gleichmäßig über die Erdoberfläche verteilt ist. Die Niederschlagsmenge pro Jahr beträgt durchschnittlich 65 cm, folglich durchläuft der Wasserdampf der atmosphärischen Front jährlich etwa 25 Zyklen (einmal alle zwei Wochen).

Wassergehalt drin Wasserteilchen und Boden hundertmal mehr als in der Atmosphäre, aber es fließt durch die ersten beiden Fonds mit der gleichen Geschwindigkeit. Die durchschnittliche Zeit des Wassertransfers zu seinem Flüssigphase auf der Erdoberfläche ist mit etwa 3650 Jahren 10.000-mal länger als die Zeit ihres Transfers in die Atmosphäre. Mann im Gange Wirtschaftstätigkeit macht starker Einfluss auf der Grundlage des Wasserkreislaufs - der Verdunstung von Wasser.

Die Verschmutzung von Gewässern und vor allem von Meeren und Ozeanen mit Ölprodukten verschlechtert den Prozess der physikalischen Verdunstung und eine Abnahme der Waldfläche - Transpiration. Dies kann sich nur auf die Art des Wasserkreislaufs in der Natur auswirken.

Abbildung 1.13 - Wasserkreislauf

Globale Kreisläufe lebenswichtiger biogener Elemente zerfallen in der Biosphäre in viele kleine Kreisläufe, die auf lokale Lebensräume verschiedener biologischer Gemeinschaften beschränkt sind. Sie können mehr oder weniger komplex sein und unterschiedliche Grade empfindlich gegenüber verschiedenen Arten von äußeren Einflüssen. Aber die Natur verfügte, dass diese biochemischen Kreisläufe unter natürlichen Bedingungen „vorbildliche abfallfreie Technologien“ sind. Die Zyklizität umfasst 98–99 % der biogenen Elemente und nur 1–2 % gehen nicht einmal in den Abfall, sondern in die geologische Reserve (Abbildung 1.14).

1.8 Grundlagen der Nachhaltigkeit der Biosphäre

Die Stabilität von Ökosystemen und ihrer Gesamtheit der Biosphäre hängt von vielen Faktoren ab (Abbildung 1.15), die wichtigsten von ihnen sind im Wesentlichen wie folgt:

Abbildung 1.15 - Stabilitätsfaktoren der Biosphäre

1. Die Biosphäre nutzt Externe Quellen Energie: Sonnenenergie und die Energie der Erwärmung des Erdinneren, um seine Organisation zu rationalisieren, effektiver Einsatz freie Energie ohne Verschmutzung zu verursachen Umfeld. Ständiger Einsatz eine bestimmte energiemenge und deren abführung in form von wärme erzeugte einen evolutionären wärmehaushalt in der biosphäre.

Biozönosen sind durch das Gesetz (Prinzip) der „Energieleitfähigkeit“ gekennzeichnet: Der durch die Trophiestufen der Biozönose gehende Energiedurchfluss wird ständig ausgelöscht.

1942 formulierte R. Lindemann das Gesetz der Energiepyramide bzw. das Gesetz (Regel) von 10 %, wonach ab einer Trophiestufe Ökologische Pyramide geht auf eine andere höhere Ebene („auf der Leiter“ Erzeuger - Verbraucher - Zersetzer) über, im Durchschnitt etwa 10% der Energie, die auf der vorherigen Ebene der ökologischen Pyramide erhalten wurde.

2. Die Biosphäre nutzt Stoffe (hauptsächlich leichte biogene Elemente) hauptsächlich in Form von Kreisläufen. Biogeochemische Kreisläufe der Elemente sind evolutionär herausgearbeitet und führen nicht zur Anhäufung von Abfällen.

3. In der Biosphäre gibt es eine große Vielfalt an Arten und Lebensgemeinschaften. Konkurrenz- und Raubbeziehungen zwischen Arten tragen zur Herstellung eines Gleichgewichts zwischen ihnen bei. Gleichzeitig gibt es praktisch keine dominanten Arten mit übermäßiger Häufigkeit, was den Schutz der Biosphäre vor einer starken Gefahr durch interne Faktoren gewährleistet.

Artenvielfalt ist ein Faktor, um die Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen gegenüber den Auswirkungen zu erhöhen externe Faktoren. gen Pool Tierwelt - unbezahlbares Geschenk, deren Möglichkeiten bisher nur zu einem geringen Teil genutzt wurden.

4. Nahezu alle für lebende Materie charakteristischen Regelmäßigkeiten haben einen adaptiven Wert. Biosysteme sind gezwungen, sich ständig ändernden Lebensbedingungen anzupassen. In der sich ständig verändernden Umgebung des Lebens ist jede Art von Organismus auf ihre eigene Weise angepasst. Dies drückt sich in der Regel der ökologischen Individualität aus: Es gibt keine zwei identischen Arten.

Die ökologische Besonderheit von Arten wird durch das sogenannte Axiom der Anpassungsfähigkeit betont: Jede Art ist an einen genau definierten Satz von ihr spezifischen Lebensbedingungen angepasst – eine ökologische Nische.

5. Die Selbstregulierung oder Aufrechterhaltung der Populationsgröße hängt von einer Kombination aus abiotisch und ab biotische Faktoren. Jede Population interagiert mit der Natur als integrales System.

Bevölkerungsmaximumregel: Überfluss natürliche Populationen begrenzt durch die Erschöpfung der Nahrungsressourcen und Brutbedingungen, die Unzulänglichkeit dieser Ressourcen und die zu kurze Zeit der Beschleunigung des Bevölkerungswachstums.

Jede Population hat eine streng definierte genetische, phänotische, Geschlechtsalters- und andere Struktur. Sie darf nicht aus weniger Individuen bestehen, als zur Gewährleistung ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen erforderlich sind.

Das Prinzip der Mindestgröße ist keine Konstante für jede Art, es ist streng spezifisch für jede Population. Wird das Minimum überschritten, droht der Bevölkerung der Tod: Sie kann sich nicht mehr selbst reparieren.

Die Zerstörung jedes der oben genannten Faktoren kann zu einer Abnahme der Stabilität sowohl einzelner Ökosysteme als auch der Biosphäre insgesamt führen.

Ähnliche Informationen.

In der Atmosphäre verteilt, in der Erdkruste vergraben oder selbst die Hydrosphäre bildend, spielt Wasser eine außergewöhnliche Rolle für das Funktionieren des Ganzen geografische Hülle als dynamisches System in ständiger Bewegung.

Der Wasserkreislauf ist kontinuierlicher Prozess Zirkulation von Feuchtigkeit, die die Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre und Biosphäre umfasst. Es tritt nach einem bedingten Schema auf: Niederschlag, oberirdischer und unterirdischer Abfluss, Infiltration, Verdunstung, Übertragung von Wasserdampf in die Atmosphäre, seine Kondensation und wiederholter Niederschlag. treibende Kraft Der globale Wasserkreislauf wird durch Sonnenenergie angetrieben, die Verdunstung von der Oberfläche der Ozeane und des Landes verursacht. Die Hauptquelle für Feuchtigkeit, die in die Atmosphäre gelangt (85 %), ist die Oberfläche des Weltozeans, und etwa 14 % stammen von der Landoberfläche. Während des Zyklus kann sich Wasser von einem bewegen Aggregatzustand in eine andere. Ordnen Sie Wasserkreisläufe in der Atmosphäre, zwischen Atmosphäre und Erdoberfläche, zwischen Erdoberfläche und Eingeweiden der Lithosphäre, im Inneren der Eingeweide der Lithosphäre, in der Hydrosphäre zu.

So beschreibt S. Kalesnik den Wasserkreislauf in der Natur: „Die Verdunstung von Wasser von der Meeresoberfläche, die Kondensation von Wasserdampf in der Atmosphäre und der Niederschlag an der Meeresoberfläche bilden einen kleinen Kreislauf. Aber wenn Wasserdampf von Luftströmungen an Land getragen wird, wird der Wasserkreislauf komplizierter. Ein Teil des Niederschlags, der auf die Landoberfläche fällt, verdunstet und gelangt in die Atmosphäre, der andere Teil fließt über den Boden und unterirdische Wege in Reliefsenken und speist Flüsse und stehende Stauseen. Der Prozess der Wasserverdunstung und des Niederschlags an Land kann viele Male wiederholt werden, aber am Ende kehrt die Feuchtigkeit, die durch Luftströmungen aus dem Ozean an Land gebracht wird, durch Flüsse und unterirdische Abflüsse wieder in den Ozean zurück und schließt ihren großen Kreislauf..

Der Wasserkreislauf schließt sich nicht nur auf der Erde. Wasserdampfmoleküle, die in die hohen Schichten der Atmosphäre aufsteigen und unter der Einwirkung der ultravioletten Strahlen der Sonne einer Photodissoziation unterliegen, zerfallen in Sauerstoff- und Wasserstoffatome. Wegen hohe Temperaturen In der Thermosphäre übersteigt die Geschwindigkeit der Wasserstoffteilchen die kosmische und verlässt die Atmosphäre in den interplanetaren Raum - den Standort. Offensichtlich bedeutet das Entweichen eines Wasserstoffatoms für die Erde den Verlust eines Moleküls Wasser. Der Kosmos wiederum versorgt die Erde mit Wasser, das darin enthalten ist meteoritische Materie und Eiskometen. Einigen Schätzungen zufolge gelangen auf diesem Weg täglich etwa 80 m3 Feuchtigkeit in die Erde; 25 - 30 Tausend Tonnen jährlich.

Im natürlichen Kreislauf des Wassers lassen sich drei Hauptglieder unterscheiden: kontinental, ozeanisch und atmosphärisch.

Kontinentales Glied des Wasserkreislaufs

Wasser, das in Form von Niederschlag an die Landoberfläche gelangt, sickert entweder in den Boden (Infiltration) oder fließt über die Oberfläche, bildet Oberflächen- und Flussabflüsse und gelangt dann in Seen, Meere und Ozeane.

Weltvolumen des Wasserkreislaufs pro Tag, km 3

Ein Teil des Wassers verdunstet, und die Verdunstung erfolgt sowohl direkt von der Oberfläche des Bodens, Gewässern und oberirdischen Pflanzenorganen als auch vom Boden, der Verwitterungskruste und Felsen nach dem Aufsteigen durch die Kapillaren an die Oberfläche. Ein Teil der in den Boden versickerten Feuchtigkeit bewegt sich in Form von Untergrundabfluss sowie Boden- und Grundwasser. Grund- und Untergrundwasser treten manchmal an Hängen, an Stellen, an denen sich Grundwasserleiter verkeilten, und auch in Flussbetten an die Erdoberfläche. Ein Teil des Grundwassers füllt sich wieder Wasserreserven tiefe unterirdische Horizonte und damit lange Zeit ohne aktiven Wasseraustausch.

Ein spezifisches Element der kontinentalen Verbindung des Wasserkreislaufs sind Gletscher. Die Masse der Gletscher auf der Erde während geologische Geschichte große Schwankungen erlebt. Auf dem Planeten kam es mehrmals zu großen kontinentalen Vergletscherungen, bei denen riesige Wassermassen dem Ozean entzogen und in Form von Eisschilden an Land konzentriert wurden (hauptsächlich in den zirkumpolaren Regionen). Während solcher Perioden sank der Pegel des Weltozeans um 100 m oder mehr. Im Gegenteil, in interglazialen Epochen; Gletscher verschwanden fast vollständig, was zu einer Zunahme führte; Meeresspiegel.

Ozeanische Verbindung des Wasserkreislaufs

Durch die Absorption der Sonnenstrahlung und der thermischen Gegenstrahlung der Atmosphäre wird der Ozean hauptsächlich von oben erwärmt. Der geothermische Fluss, der aus dem Erdinneren zum Meeresboden fließt, ist gering und beeinflusst das thermische Regime des Ozeans nicht wesentlich, mit Ausnahme seiner tiefsten Zone. Die Erwärmung des Ozeanwassers von oben verleiht ihm hydrostatische Stabilität (die sich erwärmenden oberen Schichten haben eine geringere Dichte als die darunter liegenden kälteren), wodurch vertikale Bewegungen im Ozean weniger ausgeprägt sind als in der Atmosphäre. Das trägt zu mehr bei Hohe Dichte Wasser im Vergleich zu Luft.

Die Gesamtheit der Wasserbewegungen im Ozean setzt sich aus Bewegungen und Zyklen verschiedener räumlicher und zeitlicher Skalen zusammen. Die Bewegungsperioden reichen von wenigen Sekunden bis zu Hunderten von Jahren, und die räumlichen (horizontalen und vertikalen) Skalen reichen von wenigen Millimetern bis zu Tausenden von Kilometern. Neben Meeresströmungen, die die allgemeine Zirkulation der Ozeanosphäre ausmachen, turbulente Phänomene, Oberflächen- und Binnenwellen, Gezeitenphänomene (Pegelschwankungen und Gezeitenströmungen), Mäander und Wirbel, Auf- und Abtriebsphänomene, die Wasserenergie in horizontaler und vertikaler Richtung übertragen .

Nach zonaler Verteilung Solarenergie Auf der Oberfläche des Planeten, im Ozean und in der Atmosphäre entstehen genetisch miteinander verbundene Zirkulationssysteme, die aus gleichartigen Wasser- und Luftmassen bestehen. Der wichtigste mechanische Faktor bei der Entstehung der ozeanischen Zirkulation ist die Windreibung an der Wasseroberfläche, durch die der Ozean mechanische Energie aus der Atmosphäre erhält. Der Wind verursacht Driftströmungen, die in einigen Gebieten zu Wasserstößen und in anderen zu Wasserstößen führen, was zu Gradientenströmungen führt.

Die Entstehung von Strömungen wird auch durch thermohaline Faktoren begünstigt: Wärmeaufnahme und -abgabe, Niederschläge, Verdunstung und der Wasserzufluss von den Kontinenten beeinflussen Temperatur und Salzgehalt des Wassers und damit seine Dichte. Die dichteren Schichten sinken ab, was zu einer vertikalen Durchmischung und dann zu einem horizontalen Transport (Advektion) führt.

Unterseite Charakteristische Eigenschaften Verkehr Oberflächenwasser Der Weltozean ist ein System von Kreisläufen einzelner Elemente. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass Meeresströmungen in jedem Ozean Zirkulationssysteme bilden. Die Ausnahme ist der Antarktische Zirkumpolarstrom (der Strom der Westwinde oder die Große Ostdrift), der in den mittleren Breiten eine kontinuierliche Wasserströmung rund um den Globus bildet. südlichen Hemisphäre, die kein Gegenstück in der nördlichen Hemisphäre hat.

Oberflächenströmungen des Weltozeans: die zentrale Zirkulation des nördlichen Teils des Pazifischen Ozeans: 1 - Kuroshio; 2 - Nordpazifik; 3 - Kalifornien; 4 - Nördlicher Passatwind; zentraler Wirbel des Südpazifik: 5 - Ostaustralier; 6 - Westwinde (Teil des antarktischen Zirkumpolarstroms); 7 - Humboldt (peruanisch); 8 - Süd-Passatnoje; zentraler Wirbel Nordatlantik: 9 - Golfstrom; 10 - Nordatlantik; 11 - Kanarienvogel; 12 - Nördlicher Passatwind; zentraler Wirbel Südatlantik: 13 - Brasilianer; 14 - Westwinde (Teil des antarktischen Zirkumpolarstroms); 15 - Benguela; 16- Südpassat; zentraler Wirbel Indischer Ozean: 17 - Kap Agulhas; 18 - Westwinde (Teil des antarktischen Zirkumpolarstroms); 19 - Westaustralier; 20 - Süd-Passatnoje; subarktische Zirkulation des nördlichen Teils des Pazifischen Ozeans: 21 - Alaska; 22 - Alaskastrom; 23 - Hangverlauf des Beringmeeres; 24 - Kamtschatskoje; 25 - Oyashio; subtropischer Wirbel des Nordatlantiks: 26 - Irminger; 27 - Ostgrönland; 28 - Labrador; andere Zirkulationselemente: 29 - Intertrade-Gegenstrom; 30 - Somalischer Strom.

Die Zirkulation von Oberflächengewässern wiederholt fast vollständig die Hauptwindsysteme, die sich in einem bestimmten Gebiet des Weltozeans entwickelt haben. Es ist jedoch unmöglich, die Zirkulation des Ozeans nur durch Prozesse in der Atmosphäre zu erklären, da es andere Quellen gibt , einschließlich außerirdischen Ursprungs(Mond Sonne).

Wenn wir den Wassergewinn und -verlust aufgrund von Oberflächenströmungen berechnen, wird ein Ungleichgewicht festgestellt: In einigen Bereichen fließt mehr Wasser als abnimmt, in anderen - umgekehrt. Die Antwort liegt im vertikalen Austausch, der Oberflächenströmungen mit Tiefenströmungen verbindet. In der Tiefe unterscheidet sich das Strömungssystem vom Oberflächensystem, und in vielen Fällen werden tiefe Gegenströmungen beobachtet, die in die entgegengesetzte Richtung zur Ausbreitung des Oberflächenwassers gerichtet sind. Zum Beispiel der Cromwell-Strom Pazifik See in einer Tiefe von 100-400 m bewegt er sich von West nach Ost unter dem oberflächlichen Südäquatorialstrom, dem Lomonossow-Strom, hindurch Atlantischer Ozean verläuft auch unter dem Südäquatorialstrom von West nach Ost. Oberflächengegenströmungen werden jedoch auch in Oberflächensystemen gebildet, die Strömungen in eine Richtung begrenzen (z. B. die Intertrade-Gegenströmungen des Pazifiks und des Atlantiks).

Zu bestimmten Zeitpunkten unterscheiden sich die aktuellen Felder, aus denen die ozeanische Verbindung besteht, vom Durchschnittsbild. Wie Flüsse können sie ihre Richtung bizarr ändern (mäandern) oder Wirbel bilden, wie Luft- oder Kanalströmungen.

Der Ozean hat eine große thermische und dynamische Trägheit und reagiert verzögert auf den Einfluss der Atmosphäre. Der Ozean ist eine Art "Gedächtnisgerät", das die "Abdrücke" der Atmosphäre für eine frühere Periode speichert.

Atmosphärisches Bindeglied im Wasserkreislauf

Feuchtigkeit gelangt durch Verdunstung in die Atmosphäre. Jährlich verdunsten 577 x 10 12 m 3 Wasser von der Erdoberfläche, davon 505 x 10 12 m 3 von der Meeresoberfläche. Die Verdunstung verbraucht 80 % des Strahlungshaushalts. Die gleiche Energiemenge wird bei der Kondensation von Feuchtigkeit in der Atmosphäre auf Wolkenhöhe freigesetzt, und Wasserdampf, der sich Hunderte und Tausende von Kilometern bewegt, überträgt ebenfalls eine große Menge Wärme. Am wichtigsten ist die Freisetzung der latenten Verdampfungswärme während der Kondensation in die Atmosphäre Energiequelle atmosphärische Prozesse. Deshalb wird Wasserdampf auch als „Hauptbrennstoff der Atmosphäre“ bezeichnet.

Der Austausch von feuchtigkeitshaltiger Luft zwischen dem Äquator und den Polen erfolgt hauptsächlich durch horizontalen Transport Luftmassen. Vertikale Bewegungen sind nicht ausgeschlossen, aber ihre Geschwindigkeit ist viel geringer als die horizontale Geschwindigkeit.

Wirtschaftliche Verknüpfung des Wasserkreislaufs

Stellungnahme zu unbegrenzten Lieferungen frisches Wasser auf der Erde wurde gründlich überarbeitet. Hauptverbraucher von Wasser (meist Frischwasser) sind die Landwirtschaft, die Industrie und die Bevölkerung. BEI Landwirtschaft die größte (über 2 10 12 m 3) Wassermenge wird für die Bewässerung aufgewendet, und 80 % davon verlassen das Flussnetz unwiderruflich als Teil von Chemische Komponenten oder durch Verdunstung. Die gesamte Wasseraufnahme für den industriellen Bedarf beträgt 0,7·10 12 m 3 /Jahr, wovon 5-10 % unwiderruflich entnommen werden, um technologische Prozesse sicherzustellen. Ungefähr 0,2·10 12 m 3 /Jahr werden für die Bedürfnisse der Bevölkerung verwendet, und ein Sechstel des Wassers wird nicht in das Flussnetz – den Standort – zurückgeführt. Das sollte man berücksichtigen Abwasser Praktisch jede Behandlung erfordert eine Verdünnung mit sauberem Wasser, das derzeit etwa 40 % aller Wasserressourcen weltweit verbraucht.

Im Verhältnis zum Flussabfluss sind diese Mengen gering. Allerdings in den am dichtesten besiedelten Gebieten der Front und Zentralasien, Afrika, gibt es in einigen Industrieregionen Russlands bereits eine erhebliche Verknappung der Wasserressourcen, die sogar noch zunimmt. Zum Ausgleich greifen sie auf künstliche territoriale Umverteilung von Abflüssen und Landgewinnung zurück, was wiederum nicht nur zahlreiche schafft ökologische Probleme aber nicht immer wirtschaftlich gerechtfertigt.

1. Globaler Wasserkreislauf.

2. Globaler Kohlenstoffkreislauf.

3. Sauerstoffkreislauf.

4. Arten der Photosynthese und produzierende Organismen.

5. Arten von Katabolismus und zerstörerischen Organismen.

6. Allgemeine Bilanz der Produktions- und Zersetzungsprozesse.

Der globale Wasserkreislauf.

Wasserkreisläufe und CO 2 in globaler Maßstab sind die wohl wichtigsten biogeochemischen Kreisläufe für die Menschheit. Beide zeichnen sich durch kleine, aber hochmobile atmosphärische Pools aus, die sehr empfindlich auf Störungen durch menschliche Aktivitäten reagieren und Wetter und Klima beeinflussen können.

Obwohl Wasser an den chemischen Reaktionen beteiligt ist, aus denen die Photosynthese besteht, ist der größte Teil des Wasserflusses durch ein Ökosystem auf Verdunstung, Transpiration (Verdunstung durch Pflanzen) und Niederschlag zurückzuführen.

Der Wasserkreislauf oder hydrologische Kreislauf wird wie jeder andere Kreislauf durch Energie angetrieben. Die Aufnahme von Lichtenergie durch flüssiges Wasser ist der Hauptpunkt, an dem die Energiequelle an den Wasserkreislauf gekoppelt ist. Es wird geschätzt, dass etwa ein Drittel der gesamten Sonnenenergie, die die Erde erreicht, für den Antrieb des Wasserkreislaufs verwendet wird.

Mehr als 90 % der verfügbaren der Globus Wasser wird in Gesteinen gebunden, die sich bilden der Erdkruste, und in Sedimenten (Eis und Schnee) auf der Erdoberfläche. Dieses Wasser gelangt nur sehr selten in den im Ökosystem vorkommenden Wasserkreislauf: nur durch vulkanische Emissionen von Wasserdampf. Die großen Wasservorräte der Erdkruste tragen also nur sehr unbedeutend zur Wasserbewegung nahe der Erdoberfläche bei und bilden die Grundlage des Reservefonds dieses Kreislaufs.

Der Wasservorrat in der Atmosphäre ist gering (ca. 3%). Das in der Luft enthaltene Wasser in Form von Dampf in irgendeiner Form dieser Moment, entspricht im Mittel einer Schicht von 2,5 cm Dicke, die gleichmäßig über die Erdoberfläche verteilt ist. Die Niederschlagsmenge, die in einem Jahr fällt, beträgt durchschnittlich 65 cm, was dem 25-fachen der Feuchtigkeit entspricht, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Atmosphäre enthalten ist. Folglich durchläuft der ständig in der Atmosphäre enthaltene Wasserdampf, der sogenannte atmosphärische Fond, jährlich 25-mal einen Zyklus. Dementsprechend beträgt die Zeit des Wassertransfers in die Atmosphäre im Durchschnitt zwei Wochen.

Folgende Aspekte des Wasserkreislaufs sind besonders zu beachten:

1. Das Meer verliert durch Verdunstung mehr Wasser, als es durch Niederschläge erhält; An Land ist die Situation umgekehrt. Dass. Ein Großteil des Niederschlags, der terrestrische Ökosysteme, einschließlich der meisten Agrarökosysteme, unterstützt, besteht aus Wasser, das aus dem Meer verdunstet ist.

2. Eine wichtige, wenn nicht die Hauptrolle der pflanzlichen Transpiration bei der gesamten Evapotranspiration (Verdunstung) vom Land. Der Einfluss der Vegetation auf die Wasserbewegung wird am besten sichtbar, wenn die Vegetation entfernt wird. So erhöht die experimentelle Fällung aller Bäume in den Einzugsgebieten kleiner Flüsse den Wasserzufluss in die Flüsse, die die gerodeten Flächen entwässern, um mehr als 200 %. Unter normalen Bedingungen würde dieser Überschuss in Form von Wasserdampf direkt in der Atmosphäre eingeschlossen werden.

3. Obwohl der Oberflächenabfluss Grundwasserspeicher auffüllt und selbst aus ihnen aufgefüllt wird, haben diese Werte umgekehrte Beziehung. Durch menschliche Aktivitäten (Bedeckung der Erdoberfläche mit wasserundurchlässigen Materialien, Anlage von Stauseen an Flüssen, Bau von Bewässerungssystemen, Verdichtung von Ackerland, Abholzung etc.) nimmt der Abfluss zu und die Wiederauffüllung eines so wichtigen Grundwasservorrats ab. In vielen Trockengebieten werden die Grundwasserreservoirs mittlerweile schneller vom Menschen abgepumpt als von der Natur wieder aufgefüllt.