Круговорот воды
Свойства воды n n n Жидкая вода может существовать в равновесии со своей твердой и газообразной фазами Плотность льда составляет 0, 92 максимальной плотности воды (водоемы замерзают с поверхности) Высокая теплопроводность и большая удельная теплоемкость (низкое колебание суточных температур)
Свойства воды n n Высокая диэлектрическая проницаемость, хороший растворитель Способность диссоциировать с образованием ионов водорода (р. Н) р. Н почвенного раствора колеблется от 3 (сильно кислые почвы) до 10 (сильно щелочные почвы) р. Н океана > 8, прибрежные воды 9 при р. Н < 7 морские организмы погибают
Происхождение и запасы воды на Земле Гипотезы: Гидросфера образовалась в течение первого миллиарда лет из эндогенной воды (академик Виноградов) Вода является легкой летучей фракцией базальтов (вещество мантии при разогревании разделяется на две фазы: легкоплавкую – базальты и тугоплавкую – дуниты). В настоящее время ювенильная вода выделяется в зонах разлома литосферы n
Происхождение и запасы воды на Земле Гипотезы: Гидросфера на Земле имеет космическое происхождение Вода поступает с веществом комет в виде льда n
Запасы воды на Земле Х. Пенмэн (1972) Запасы воды составляют 1500 млн. км 3. Жидкая соленая вода океанов и морей – 97% (высота столба воды 2700 -2800 м) Твердая пресная вода в полярных шапках и горных ледниках – 3/4 из оставшихся 3% (высота столба воды 50 -120 м) Жидкая грунтовая вода (высота столба воды 15 -45 м) Поверхностные воды – реки, озера (высота столба воды от 0, 4 до 1 м) Газообразная вода атмосферы (высота столба воды 0, 03 м) n
Запасы воды на Земле
Запасы воды n n В Российской Федерации 85% поверхностных вод в Сибири Запасы воды озера Байкал – 20 % мировых запасов
Глобальный круговорот воды n n n СУША Испаряется с поверхности суши Осадки, выпадающие на сушу ОКЕАН Испаряется с поверхности океана Осадки, выпадающие над океаном 47 см 71 см 124 см 100 см
Глобальный круговорот воды
Глобальный круговорот воды n Пути циркуляции воды: - Атмосферная циркуляция - Морские течения - Поверхностный речной сток - Биологический перенос (1 мм)
Круговорот воды в экосистеме
Круговорот воды в экосистеме
Круговорот воды в экосистеме Изменение гидрологического режима на вырубках: При низком уровне грунтовых вод на лесосеках - Снижается инфильтрация и усиливается (особенно весной) поверхностный сток - Потери воды с весенним половодьем, летом уровень в реках снижается - Грунтовые воды опускаются глубже; почвы суше При высоком уровне грунтовых вод на лесосеках - Снижается транспирация - Уровень грунтовых вод повышается; начинается заболачивание n
Проблемы сохранения пресной воды n - - n n Увеличение водопотребления Промышленностью (металлургия, тепловые и атомные электростанции) Сельским хозяйством (орошение и др. ) В быту (расход воды в сутки на 1 человека: на заре цивилизации – 10 л, настоящее время 150 – 600 л) Загрязнение водоемов и грунтовых вод Нерациональное использование артезианских вод
Пути решения проблемы n n n Совершенствование производственных технологий - создание замкнутых циклов с многократным использованием воды - безотходные технологии Повышение водоносности рек (лесная мелиорация) Очистка стоков, поступающих в окружающую среду Механическая очистка Физико-химическая (фильтрация и др. ) Биологическая Опреснение морской воды, использование айсбергов
Вода, как экологический фактор Биологическое значение воды n n Вода - вещество необходимое для синтеза органических соединений (химически связанная, конституционная вода). В клетке присутствует также гидратационная вода. Вода – транспортное средство переноса неорганических и органических соединений (интерстициальная вода). В водных средах протекают биохимические процессы в клетке. Для гидробионтов водная среда является местом обитания.
Классификация живых организмов по их потребности в воде n n Стеногигрические (ксерофилы, гигрофилы) Эвригигрические Пойкилогидридные (лишайники, мхи) Гомеогидридные
Классификация живых организмов по их потребности в воде n n Гидрофильные – гидробионты живут в водной среде Гигрофильные – наземные организмы, требующие высокого атмосферного или почвенного увлажнения (водоросли, мхи, некоторые травы, амфибии, дождевые черви, наземные брюхоногие моллюски и др. ) Мезофильные Ксерофильные
Адаптации растений к дефициту воды Суккуленты - имеют водозапасающие ткани - листовые (алоэ, агава и др. ); стеблевые (кактусы и др. ) - полностью зависят от количества атмосферных осадков (дождь или роса) - Имеют незначительную поверхность на единицу объема (особенно у стеблевых) - Хорошо развит эпидермис с тонкой кутикулой - Устьица немногочисленные, почти всегда закрыты - Особенности дыхания (кислотный метаболизм толстянковых – САМ – Crassulacian Acid Metabolism). n
Адаптации растений к дефициту воды Эуксерофиты - не имеют водозапасающих тканей - В зависимости от источников потребляемой воды: Омброфиты - поверхностно-корневые эуксерофиты (степные злаки – ковыли, овсяницы, келерии и др. ) Трихогидрофиты - глубоко-разветвленные эуксерофиты (виды полыней в зоне южных степей и полупустынь) Фреатофиты – грунтоводно-корневые эуксерофиты (верблюжья колючка, люцерна и др. ). Глубина неразветвленной части корня может достигать 18 м. n
Адаптации животных к дефициту воды n 1. 2. 3. 4. Источники и пути получения воды Поступление через кишечный тракт (пьют воду) Использование воды, содержащейся в пище (антилопы, кенгуровая крыса и др. ) Проникновение воды через поверхность тела (амфибии), колорадский жук, постельный клоп, мучной хрущак могут поглощать водяной пар из ненасыщенного паром воздуха Использование метаболической воды, образующейся при окислении жиров (одногорбый верблюд, насекомые – платяная моль)
Адаптации животных к дефициту воды Потери воды n Испарение через поверхность n С дыханием n Выделение мочи и экскрементов
Механизмы защиты от обезвоживания у животных Уменьшение потери воды А) водонепроницаемость покровов Б) наличие внутренних дыхательных органов (трахеи насекомых, легкие позвоночных) В) уменьшение потери воды с выделениями - Концентрированная моча (рептилии, насекомые, наземные моллюски выделяют твердые ураты) - Обезвоженные экскременты (пустынные грызуны, антилопы) - Уменьшение потовых желез n
Адаптации животных к дефициту воды n n - - Использование метаболической воды Личинки муравьев, обитающих в Сахаре, используют воду, образующуюся при окислении жиров. Их гемолимфа содержит повышенное количество белков, что повышает ее осмотическое давление и замедляет испарение воды. Экологические и этологические адаптации Жизнь в норах с почти постоянной и относительно повышенной влажностью Ночной образ жизни Передвижение и миграции