Téma číslo 5. Globálne cykly hlavnej živiny
otázky:
Globálny a lokálny vodný cyklus.
Uhlíkový cyklus. Zmeny bilancie oxidu uhličitého v čase: dlhodobé trendy a sezónne výkyvy.
Cyklus kyslíka.
Cyklus dusíka. Úloha mikroorganizmov pri udržiavaní cyklu dusíka: amonifikačné baktérie, nitrifikačné baktérie.
Cyklus fosforu, jeho malá izolácia. Fosfor ako limitujúci faktor.
Cyklus síry. Úloha mikroorganizmov pri udržiavaní cyklu síry. Znečistenie vodných plôch sírovodíkom.
Cieľ: formovanie predstáv o cezhraničnom prenose hlavných biogénnych látok (voda, uhlík, kyslík, dusík, síra, fosfor).
1. Globálny a lokálny vodný cyklus
Slnečná energia na Zemi spôsobuje dva cykly hmoty: veľký alebo geologický, ktorý sa najzreteľnejšie prejavuje v kolobehu vody a atmosférickej cirkulácii, a malý, biologický (biotický), vyvíjajúci sa na základe veľkého a pozostávajúci z nepretržitého, cyklické, ale nerovnomerné v čase a priestore a sprevádzané viac či menej výraznými stratami v pravidelnom prerozdeľovaní hmoty, energie a informácií v rámci ekologických systémov rôznych úrovní organizácie.
Najvýznamnejším kolobehom na Zemi z hľadiska prepravovaných hmôt a energetických nákladov je planetárny hydrologický cyklus - kolobeh vody.
V kvapalnom, tuhom a parnom skupenstve je voda prítomná vo všetkých troch hlavných zložkách biosféry: atmosféra, hydrosféra, litosféra. Všetky vody sa spájajú všeobecný pojem„hydrosféry“. Zložky hydrosféry sú navzájom prepojené neustálou výmenou a interakciou. Voda, ktorá sa neustále pohybuje z jedného stavu do druhého, robí malé a veľké cykly. Vyparovanie vody z povrchu oceánu, kondenzácia vodnej pary v atmosfére a zrážky na povrchu oceánu tvoria malý cyklus. Keď sa vodná para prenáša vzdušnými prúdmi na pevninu, cyklus sa stáva oveľa komplikovanejším. Súčasne sa časť zrážok vyparí a dostane sa späť do atmosféry, zatiaľ čo druhá časť napája rieky a nádrže, ale nakoniec sa vráti do oceánu s riečnym a podzemným odtokom, čím sa dokončí veľký cyklus.
Biotický (biologický) cyklus sa chápe ako obeh látok medzi pôdou, rastlinami, živočíchmi a mikroorganizmami. Biotický (biologický) cyklus je podľa definície N. P. Remezova, L. E. Rodina a N. I. Bazilevicha tok chemických prvkov z pôdy, vody a atmosféry do živých organizmov, premena prichádzajúcich prvkov na nové komplexné zlúčeniny a ich návrat späť. v procese života s každoročným opadom časti organickej hmoty alebo s úplne mŕtvymi organizmami, ktoré sú súčasťou ekosystému.
2. Uhlíkový cyklus. Zmeny bilancie oxidu uhličitého v čase: dlhodobé trendy a sezónne výkyvy
Migrácia CO 2 v biosfére prebieha dvoma spôsobmi.
Prvým spôsobom je absorpcia počas fotosyntézy s tvorbou glukózy a iné organickej hmoty z ktorých sú postavené všetky rastlinné pletivá. V budúcnosti sa prenášajú prostredníctvom potravinových reťazcov a tvoria tkanivá všetkých ostatných živých tvorov ekosystému. Treba si uvedomiť, že pravdepodobnosť „návštevy“ jediného uhlíka v rámci jedného cyklu v zložení mnohých organizmov je malá, pretože pri každom prechode z jedného trofická úroveň na druhej strane existuje vysoká pravdepodobnosť, že organická molekula, ktorá ho obsahuje, sa v procese rozdelí bunkové dýchanie získať energiu. Atómy uhlíka sa zároveň opäť dostávajú do prostredia ako súčasť oxid uhličitý tým dokončíte jeden cyklus a pripravíte sa na začiatok ďalšieho. V krajine, kde je vegetácia, sa v procese fotosyntézy absorbuje atmosférický oxid uhličitý denná. V noci časť z neho uvoľňujú rastliny počas vonkajšie prostredie. Smrťou rastlín a živočíchov na povrchu sa organická hmota oxiduje za vzniku CO 2 .
Atómy uhlíka sa tiež vracajú do atmosféry pri spaľovaní organickej hmoty. Dôležitou a zaujímavou črtou uhlíkového cyklu je, že vo vzdialených geologických epochách, pred stovkami miliónov rokov, významná časť organickej hmoty vytvorenej v procesoch fotosyntézy nebola využitá ani konzumentmi, ani rozkladačmi, ale akumulovaná v litosfére. vo forme fosílnych palív: ropa, uhlie, ropná bridlica, rašelina atď. Toto fosílne palivo sa ťaží v obrovských množstvách, aby pokrylo energetické potreby našej priemyselnej spoločnosti. Jeho spaľovaním v určitom zmysle dokončíme uhlíkový cyklus.
Druhým spôsobom sa migrácia uhlíka uskutočňuje vytvorením karbonátového systému v rôznych vodných útvaroch, kde CO 2 prechádza na H 2 CO 3, HCO 3, CO 2. Pomocou vápnika (alebo horčíka) rozpusteného vo vode sa biogénnym a abiogénnym spôsobom vyzrážajú uhličitany (CaCO 3). Vznikajú hrubé vrstvy vápencov. Podľa A. B. Ronova je pomer zahrabaného uhlíka v produktoch fotosyntézy k uhlíku v karbonátových horninách 1:4. Spolu s veľkým cyklom uhlíka existuje množstvo malých cyklov na povrchu pevniny a v oceáne.
Úloha vody v procesoch prebiehajúcich v biosfére je obrovská. Bez vody je metabolizmus v živých organizmoch nemožný. S príchodom života na Zemi sa kolobeh vody stal pomerne zložitým, keďže viac ako náročný proces biologické vyparovanie (transpirácia) spojené s vitálnou činnosťou rastlín a živočíchov.
Stručne, kolobeh vody v prírode možno opísať nasledovne. Voda prichádza na povrch Zeme vo forme zrážok, ktoré vznikajú najmä z vodnej pary uvoľnenej do atmosféry v dôsledku fyzického vyparovania a vyparovania vody rastlinami. Jedna časť tejto vody sa vyparí priamo z povrchu vodné telá alebo nepriamo, prostredníctvom rastlín a živočíchov, kým druhý napája podzemnú vodu (obrázok 1.13).
Povaha odparovania závisí od mnohých faktorov. Takže z jednotkovej plochy v lesnej oblasti sa výrazne vyparí viac vody než z povrchu vodného útvaru. S poklesom vegetačného krytu klesá aj transpirácia a následne aj množstvo zrážok.
Prietok vody v hydrologickom cykle je určený výparom, nie zrážkami. Schopnosť atmosféry zadržiavať vodnú paru je obmedzená. Zvýšenie rýchlosti vyparovania vedie k zodpovedajúcemu zvýšeniu zrážok. Voda obsiahnutá vo vzduchu vo forme pary v každom okamihu zodpovedá priemernej vrstve 2,5 cm hrubej, rovnomerne rozloženej po povrchu Zeme. Množstvo zrážok, ktoré spadne za rok, je v priemere 65 cm.V dôsledku toho sa vodná para na atmosferickom fronte cykluje asi 25-krát ročne (raz za dva týždne).
Obsah vody v vodné telá a pôdy stokrát viac ako v atmosfére, no cez prvé dva fondy preteká rovnakou rýchlosťou. Priemerný čas prenosu vody do jeho kvapalná fáza na povrchu Zeme je asi 3650 rokov, čo je 10 000-krát viac ako čas jeho prenosu v atmosfére. Muž v procese ekonomická aktivita vykresľuje silný vplyv na základe hydrologického cyklu - vyparovanie vody.
Znečistenie vodných plôch a predovšetkým morí a oceánov ropnými produktmi prudko zhoršuje proces fyzického odparovania a zmenšovanie lesnej plochy - transpiráciu. To nemôže ovplyvniť povahu kolobehu vody v prírode.
Obrázok 1.13 - Kolobeh vody
Globálne cykly životne dôležitých biogénnych prvkov sa v biosfére rozpadajú do mnohých malých cyklov obmedzených na miestne biotopy rôznych biologických spoločenstiev. Môžu byť viac alebo menej zložité a rôznej miere citlivé na rôzne druhy vonkajších vplyvov. Príroda však rozhodla, že v prírodných podmienkach sú tieto biochemické cykly „príkladovými bezodpadovými technológiami“. Cyklickosť pokrýva 98-99% biogénnych prvkov a len 1-2% ide dokonca nie do odpadu, ale do geologickej rezervácie (obr. 1.14).
1.8 Základy udržateľnosti biosféry
Stabilita ekosystémov a ich súhrn biosféry závisí od mnohých faktorov (obrázok 1.15), podstata najdôležitejších z nich je nasledovná:
Obrázok 1.15 - Faktory stability biosféry
1. Biosféra využíva externých zdrojov energia: slnečná energia a energia vykurovania vnútra zeme na zefektívnenie jej organizácie, efektívne využitie voľná energia bez toho, aby došlo k znečisteniu životné prostredie. Neustále používanie určité množstvo energie a jej rozptýlenie vo forme tepla vytvorilo evolučnú tepelnú bilanciu v biosfére.
Biocenózy sú charakterizované zákonom (princípom) „energetickej vodivosti“: prietok energie, prechádzajúci cez trofické úrovne biocenózy, neustále zaniká.
R. Lindemann v roku 1942 sformuloval zákon pyramídy energie alebo zákon (pravidlo) 10%, podľa ktorého z jednej trofickej úrovne ekologická pyramída prechádza na ďalšiu vyššiu úroveň („na rebríku“ výrobca – spotrebiteľ – rozkladač), v priemere asi 10 % energie prijatej na predchádzajúcej úrovni ekologickej pyramídy.
2. Biosféra využíva látky (hlavne ľahké biogénne prvky) prevažne vo forme cyklov. Biogeochemické cykly prvkov boli vypracované evolučne a nevedú k hromadeniu odpadu.
3. V biosfére existuje obrovské množstvo druhov a biologických spoločenstiev. Konkurenčné a predátorské vzťahy medzi druhmi prispievajú k vytvoreniu rovnováhy medzi nimi. Zároveň prakticky neexistujú dominantné druhy s nadmernou abundanciou, čo zabezpečuje ochranu biosféry pred silným nebezpečenstvom z vnútorných faktorov.
Druhová diverzita je faktorom zvyšovania odolnosti ekosystémov voči vplyvom vonkajšie faktory. genofond voľne žijúcich živočíchov - neoceniteľný darček, ktorej možnosti boli zatiaľ využívané len v malej miere.
4. Takmer všetky zákonitosti charakteristické pre živú hmotu majú adaptačnú hodnotu. Biosystémy sú nútené prispôsobovať sa neustále sa meniacim životným podmienkam. V neustále sa meniacom prostredí života je každý typ organizmu prispôsobený svojim vlastným spôsobom. Vyjadruje to pravidlo ekologickej individuality: neexistujú dva rovnaké druhy.
Ekologická špecifickosť druhov je zdôraznená takzvanou axiómou adaptability: každý druh je prispôsobený presne definovanému súboru podmienok existencie, ktoré sú preň špecifické - ekologická nika.
5. Samoregulácia alebo udržiavanie veľkosti populácie závisí od kombinácie abiotických a biotické faktory. Každá populácia interaguje s prírodou ako integrálny systém.
Pravidlo maxima populácie: hojnosť prirodzené populácie limitované vyčerpaním potravných zdrojov a podmienok chovu, nedostatkom týchto zdrojov a príliš krátkym obdobím zrýchlenia populačného rastu.
Každá populácia má presne definovanú genetickú, fenotickú, pohlavnú vekovú a inú štruktúru. Nemôže pozostávať z menšieho počtu jedincov, ako je potrebné na zabezpečenie jeho odolnosti voči environmentálnym faktorom.
Princíp minimálnej veľkosti nie je konštantný pre žiadny druh, je prísne špecifický pre každú populáciu. Prekročenie minima ohrozuje obyvateľstvo smrťou: už sa nebude môcť samostatne opraviť.
Zničenie každého z vyššie uvedených faktorov môže viesť k zníženiu stability jednotlivých ekosystémov aj biosféry ako celku.
Podobné informácie.
Voda, rozptýlená v atmosfére, pochovaná v zemskej kôre alebo tvoriaca samotnú hydrosféru, zohráva výnimočnú úlohu vo fungovaní celého geografická obálka ako dynamický systém v neustálom pohybe.
Kolobeh vody je nepretržitý proces cirkulácia vlhkosti, pokrývajúca atmosféru, hydrosféru, litosféru a biosféru. Vyskytuje sa podľa podmienenej schémy: zrážky, povrchový a podzemný odtok, infiltrácia, vyparovanie, prenos vodnej pary v atmosfére, jej kondenzácia a opakované zrážky. hnacia sila Globálny kolobeh vody je poháňaný slnečnou energiou, ktorá spôsobuje vyparovanie z povrchu oceánov a pevniny. Hlavným zdrojom vlhkosti vstupujúcej do atmosféry (85 %) je povrch Svetového oceánu a asi 14 % pochádza z povrchu pevniny. Počas cyklu sa voda môže pohybovať z jedného stav agregácie do iného. Rozdeľte vodné cykly v atmosfére, medzi atmosférou a povrchom Zeme, medzi zemským povrchom a útrobami litosféry, vo vnútri útrob litosféry, v hydrosfére.
Takto opisuje S. Kalesnik kolobeh vody v prírode: „Odparovanie vody z povrchu oceánu, kondenzácia vodnej pary v atmosfére a zrážky na povrchu oceánu tvoria malý cyklus. Keď sa však vodná para prenáša vzdušnými prúdmi na pevninu, kolobeh vody sa skomplikuje. Časť zrážok, ktoré padajú na zemský povrch, sa vyparuje a dostáva sa do atmosféry, druhá časť steká po zemi a podzemnými cestami do reliéfnych depresií a napája rieky a stojaté nádrže. Proces vyparovania vody a zrážok na pevnine sa môže mnohokrát opakovať, ale nakoniec sa vlhkosť privedená na pevninu vzdušnými prúdmi z oceánu vracia späť do oceánu riečnym a podzemným odtokom a završuje tak svoj veľký kolobeh..
Kolobeh vody sa neuzatvára len na Zemi. Molekuly vodnej pary stúpajúce do vysokých vrstiev atmosféry, ktoré podliehajú fotodisociácii pôsobením ultrafialových lúčov Slnka, sa rozkladajú na atómy kyslíka a vodíka. Kvôli vysoké teploty v termosfére rýchlosť častíc vodíka prevyšuje kozmickú a opúšťa atmosféru do medziplanetárneho priestoru - lokality. Je zrejmé, že únik jedného atómu vodíka znamená pre Zem stratu jednej molekuly vody. Na druhej strane Kozmos zásobuje Zem vodou, ktorá je obsiahnutá v meteoritická hmota a ľadové kométy. Podľa niektorých odhadov sa touto cestou dostane na Zem denne asi 80 m3 vlhkosti; 25 - 30 tisíc ton ročne.
V prirodzenom kolobehu vody možno rozlíšiť tri hlavné väzby: kontinentálne, oceánske a atmosférické.
Kontinentálne prepojenie vodného cyklu
Voda, ktorá sa dostane na povrch pevniny vo forme zrážok, presakuje do pôdy (infiltrácia) alebo steká po povrchu, vytvára povrchový a riečny odtok a potom vstupuje do jazier, morí a oceánov.
Svetový objem vodného cyklu za deň, km 3
Časť vody sa vyparuje a k vyparovaniu dochádza jednak priamo z povrchu pôdy, vodných plôch a nadzemných rastlinných orgánov, jednak z pôdy, zvetrávania a skaly po vystúpení cez kapiláry na povrch. Časť vlahy presiaknutej do pôdy sa pohybuje vo forme podložného odtoku, ako aj zemného a podzemnej vody. Podzemné a podzemné vody niekedy vystupujú na zemský povrch na svahoch, v miestach, kde sa vykliňovali vodonosné vrstvy, a tiež v korytách riek. Časť podzemnej vody sa dopĺňa zásoby vody hlboké podzemné horizonty a tým na dlhý čas mimo aktívnej výmeny vody.
Špecifickým prvkom kontinentálneho prepojenia vodného cyklu sú ľadovce. Množstvo ľadovcov na Zemi počas geologická história zaznamenali veľké výkyvy. Na planéte sa niekoľkokrát vyskytli veľké kontinentálne zaľadnenia, keď sa z oceánu stiahli obrovské masy vody a sústredili sa vo forme ľadových plátov na pevnine (hlavne v cirkumpolárnych oblastiach). Počas takýchto období sa hladina svetového oceánu znížila o 100 m alebo viac. Naopak, v medziľadových epochách; ľadovce zmizli takmer úplne, čo viedlo k nárastu; hladina oceánu.
Oceánske prepojenie vodného cyklu
Oceán sa ohrieva hlavne zhora v dôsledku absorpcie slnečného žiarenia a tepelného protižiarenia atmosféry. Geotermálne prúdenie smerujúce na dno oceánu z vnútra zeme je malé a okrem jeho najhlbšej zóny výrazne neovplyvňuje tepelný režim oceánu. Zohrievanie oceánskej vody zhora jej dodáva hydrostatickú stabilitu (ohrievajúce sa horné vrstvy majú nižšiu hustotu ako pod nimi ležiace chladnejšie), v dôsledku čoho sú vertikálne pohyby v oceáne menej výrazné ako v atmosfére. To prispieva k viac vysoká hustota voda v porovnaní so vzduchom.
Všetky pohyby vody v oceáne tvoria pohyby a cykly rôznych priestorových a časových mier. Periódy pohybov sa pohybujú od niekoľkých sekúnd do stoviek rokov a priestorové (horizontálne a vertikálne) mierky sa pohybujú od niekoľkých milimetrov po tisíce kilometrov. Okrem morských prúdov, ktoré tvoria všeobecnú cirkuláciu oceánosféry, turbulentné javy, povrchové a vnútorné vlny, prílivové javy (kolísanie hladín a prílivové prúdy), meandre a víry, javy stúpania a klesania, ktoré prenášajú vodnú energiu v horizontálnom a vertikálnom smere .
Podľa zónového rozdelenia solárna energia na povrchu planéty, v oceáne a atmosfére vznikajú geneticky prepojené obehové systémy, tvorené rovnakým typom vodných a vzdušných hmôt. Najdôležitejším mechanickým faktorom pri vzniku oceánskej cirkulácie je trenie vetra o hladinu vody, vďaka ktorému oceán dostáva mechanickú energiu z atmosféry. Vietor spôsobuje driftové prúdy, ktoré v niektorých oblastiach spôsobujú prívaly vody a v iných prívaly, čo má za následok gradientné prúdy.
Vznik prúdov napomáhajú aj termohalinné faktory: príjem a výdaj tepla, zrážky, vyparovanie, prílev vody z kontinentov ovplyvňujú teplotu a slanosť vody, a tým aj jej hustotu. Hustejšie vrstvy klesajú, čo vedie k vertikálnemu miešaniu a následne k horizontálnemu transportu (advekcia).
dno charakteristické znaky obehu povrchová voda Svetový oceán je sústava cyklov jednotlivých prvkov. Z obrázku je vidieť, že morské prúdy tvoria cirkulačné systémy v každom oceáne. Výnimkou je Antarktický cirkumpolárny prúd (prúd západných vetrov alebo Veľký východný drift), ktorý tvorí súvislý prúd vody okolo zemegule v stredných zemepisných šírkach. Južná pologuľa, ktorý nemá na severnej pologuli obdobu.
Povrchové prúdy Svetového oceánu: centrálna cirkulácia severnej časti Tichého oceánu: 1 - Kuroshio; 2 - Severný Pacifik; 3 - Kalifornia; 4 - Northern Tradewind; centrálny gyre južného Tichého oceánu: 5 - východoaustrálsky; 6 - Západné vetry (časť Antarktického cirkupolárneho prúdu); 7 - Humboldt (Peruánec); 8 - Juh Passatnoye; centrálny gyre Severný Atlantik: 9 - Golfský prúd; 10 - severný Atlantik; 11 - Kanárske; 12 - Northern Tradewind; centrálny gyre Južný Atlantik: 13 - brazílsky; 14 - Západné vetry (časť Antarktického cirkupolárneho prúdu); 15 - Benguela; 16- Južný Pasát; centrálny gyre Indický oceán: 17 - Cape Agulhas; 18 - Západné vetry (časť Antarktického cirkupolárneho prúdu); 19 - západná austrálska; 20 - Južné Passatnoe; subarktický obeh severnej časti Tichého oceánu: 21 - Aljaška; 22 - potok Aljaška; 23 - Svahový tok Beringovho mora; 24 - Kamčatskoje; 25 - Oyashio; subtropický gyre severného Atlantiku: 26 - Irminger; 27 - Východné Grónsko; 28 - Labrador; ostatné obehové prvky: 29 - Intertrade protiprúd; 30 - Somálsky prúd.
Cirkulácia povrchových vôd takmer úplne opakuje hlavné veterné systémy, ktoré sa vyvinuli v určitej oblasti Svetového oceánu, nie je však možné vysvetliť cirkuláciu oceánu iba procesmi v atmosfére, pretože existujú aj iné zdroje. , počítajúc do toho mimozemského pôvodu(Mesiac, Slnko).
Ak vypočítame zisk a stratu vody v dôsledku povrchových prúdov, potom sa zistí nerovnováha: v niektorých oblastiach prúdi viac vody ako klesá, v iných - naopak. Odpoveď treba nájsť vo vertikálnej výmene, ktorá spája povrchové prúdy s hlbokými. V hĺbke sa systém prúdov líši od povrchového a v mnohých prípadoch sú pozorované hlboké protiprúdy smerujúce opačným smerom ako sa šíria povrchové vody. Napríklad Cromwellov prúd Tichý oceán v hĺbke 100-400 m postupuje zo západu na východ pod povrchový Južný rovníkový prúd, Lomonosov prúd v r. Atlantický oceán prechádza aj pod južným rovníkovým prúdom zo západu na východ. Povrchové protiprúdy sa však vytvárajú aj v povrchových systémoch, ktoré ohraničujú toky jedného smeru (napríklad Intertrade protiprúdy Tichého a Atlantického oceánu).
V konkrétnych časových okamihoch sa aktuálne polia, ktoré tvoria oceánske spojenie, budú líšiť od priemerného obrazu. Rovnako ako rieky, môžu bizarne meniť smer (meandrovať) alebo vytvárať víry, ako sú prúdenie vzduchu alebo kanálov.
Oceán má veľkú tepelnú a dynamickú zotrvačnosť a jeho reakcia na vplyv atmosféry je oneskorená. Oceán je akýmsi „pamäťovým zariadením“, ktoré uchováva „odtlačky“ atmosféry za nejaké predchádzajúce obdobie.
Atmosférické prepojenie vo vodnom cykle
Vlhkosť sa do atmosféry dostáva odparovaním. Ročne sa zo zemského povrchu vyparí 577 x 10 12 m 3 vody, z toho 505 x 10 12 m 3 z povrchu oceánu. Odparovanie spotrebuje 80 % rozpočtu na žiarenie. Rovnaké množstvo energie sa uvoľňuje pri kondenzácii vlhkosti v atmosfére na úrovni oblakov a veľké množstvo tepla odovzdávajú aj vodné pary pohybujúce sa stovky a tisíce kilometrov. Najdôležitejšie je uvoľňovanie latentného tepla vyparovania počas kondenzácie do atmosféry Zdroj energie atmosférické procesy. Preto sa vodná para nazýva „primárne palivo atmosféry“.
Výmena vzduchu obsahujúceho vlhkosť medzi rovníkom a pólmi sa dosahuje najmä horizontálnym transportom vzdušných hmôt. Vertikálne pohyby nie sú vylúčené, ale ich rýchlosť je oveľa menšia ako horizontálna rýchlosť.
Ekonomické prepojenie vodného cyklu
Názor na neobmedzené dodávky sladkej vody na Zemi bola dôkladne prepracovaná. Hlavnými spotrebiteľmi vody (zvyčajne sladkej vody) sú poľnohospodárstvo, priemysel a obyvateľstvo. AT poľnohospodárstvo najväčšie (vyše 2 10 12 m 3) množstvo vody sa vynakladá na zavlažovanie a 80 % z nej nenávratne opúšťa riečnu sieť v rámci chemické zlúčeniny alebo odparovaním. Celkový odber vody pre potreby priemyslu je 0,7·10 12 m 3 /rok, z toho 5-10 % je odoberaných nenávratne na zabezpečenie technologických procesov. Pre potreby obyvateľstva sa spotrebuje cca 0,2·10 12 m 3 /rok a jedna šestina vody sa nevracia do riečnej siete - lokality. Malo by sa to vziať do úvahy odpadových vôd prakticky každá úprava si vyžaduje riedenie čistou vodou, ktorá v súčasnosti spotrebuje približne 40 % všetkých svetových zdrojov kvalitnej vody.
Vo vzťahu k odtoku rieky sú tieto objemy malé. Avšak v najhustejšie obývaných oblastiach Predného a Stredná Ázia, Afrika, v niektorých priemyselných regiónoch Ruska je už teraz výrazný nedostatok vodných zdrojov, ktorý sa dokonca zvyšuje. Aby si to vynahradili, uchyľujú sa k umelému územnému prerozdeľovaniu odtoku a meliorácii, čo následne vytvára nielen početné problémy životného prostredia ale nie vždy ekonomicky opodstatnené.
1. Globálny kolobeh vody.
2. Globálny uhlíkový cyklus.
3. Kyslíkový cyklus.
4. Typy fotosyntézy a produkujúce organizmy.
5. Typy katabolizmu a deštruktívne organizmy.
6. Všeobecná rovnováha výrobných a rozkladných procesov.
Globálny kolobeh vody.
Vodné cykly a CO 2 in globálna škála sú pravdepodobne najdôležitejšie biogeochemické cykly pre ľudstvo. Obidve sa vyznačujú malými, ale vysoko mobilnými bazénmi v atmosfére, ktoré sú veľmi citlivé na poruchy spôsobené ľudskou činnosťou a ktoré môžu ovplyvniť počasie a klímu.
Hoci sa voda podieľa na chemických reakciách, ktoré tvoria fotosyntézu, väčšina prietoku vody cez ekosystém je spôsobená vyparovaním, transpiráciou (vyparovanie rastlinami) a zrážkami.
Vodný cyklus alebo hydrologický cyklus, ako každý iný cyklus, je poháňaný energiou. Absorpcia svetelnej energie kvapalnou vodou je hlavným bodom, v ktorom je zdroj energie spojený s kolobehom vody. Odhaduje sa, že asi tretina všetkej slnečnej energie dopadajúcej na Zem sa spotrebuje na pohon vodného cyklu.
Viac ako 90 % dostupných glóbus voda je viazaná v horninách, ktoré sa tvoria zemská kôra a v sedimentoch (ľad a sneh) na zemskom povrchu. Táto voda vstupuje do hydrologického cyklu vyskytujúceho sa v ekosystéme veľmi zriedkavo: iba so sopečnými emisiami vodnej pary. Veľké zásoby vody dostupné v zemskej kôre teda veľmi nevýznamne prispievajú k pohybu vody v blízkosti zemského povrchu a tvoria základ rezervného fondu tohto obehu.
Vodný fond v atmosfére je malý (asi 3%). Voda obsiahnutá vo vzduchu vo forme pary v akomkoľvek tento moment, zodpovedá v priemere vrstve hrubej 2,5 cm, rovnomerne rozloženej po povrchu Zeme. Množstvo zrážok, ktoré spadne za rok, je v priemere 65 cm, čo je 25-násobok množstva vlhkosti obsiahnutej v atmosfére v danom okamihu. V dôsledku toho vodná para, ktorá je neustále obsiahnutá v atmosfére, takzvaný atmosférický fond, koluje ročne 25-krát. V súlade s tým je čas prenosu vody v atmosfére v priemere dva týždne.
Osobitná pozornosť by sa mala venovať nasledujúcim aspektom vodného cyklu:
1. More stráca viac vody v dôsledku vyparovania, ako prijíma zrážkami; na súši je situácia opačná. To. veľká časť zrážok, ktoré podporujú suchozemské ekosystémy, vrátane väčšiny agroekosystémov, pozostáva z vody vyparenej z mora.
2. Dôležitá, ak nie hlavná úloha transpirácie rastlín v celkovej evapotranspirácii (vyparovaní) z pôdy. Vplyv vegetácie na pohyb vody sa najlepšie prejaví, keď sa vegetácia odstráni. Experimentálny výrub všetkých stromov v povodiach malých riek tak zvyšuje prietok vody do riek odvodňujúcich vyčistené plochy o viac ako 200 %. Za normálnych podmienok by sa tento prebytok vo forme vodnej pary zachytával priamo do atmosféry.
3. Hoci povrchový odtok dopĺňa zásoby podzemnej vody a sám sa z nich dopĺňa, tieto hodnoty majú inverzný vzťah. V dôsledku ľudskej činnosti (pokrytie zemského povrchu materiálmi nepriepustnými pre vodu, vytváranie nádrží na riekach, budovanie závlahových systémov, zhutňovanie ornej pôdy, odlesňovanie a pod.) sa zvyšuje odtok a znižuje sa dopĺňanie tak dôležitého fondu podzemných vôd. V mnohých suchých oblastiach ľudia dnes zásobujú podzemnú vodu rýchlejšie, ako ich dopĺňa príroda.
