6.1. Mzunguko wa maji
Mzunguko wa maji- moja ya vipengele vikuu vya mzunguko wa abiotic wa vitu, ni pamoja na mpito wa maji kutoka kwa kioevu hadi hali ya gesi na imara na nyuma (Mchoro 9). Ina sifa zote kuu za mizunguko mingine - pia ni takriban usawa kwa kiwango cha dunia nzima na inaendeshwa na nishati. Mzunguko wa maji ni mzunguko muhimu zaidi duniani katika suala la uhamisho wa wingi na matumizi ya nishati. Kila sekunde, m3 milioni 16.5 ya maji inahusika ndani yake na zaidi ya MW bilioni 40 za nishati ya jua hutumiwa kwa hili.
Mchele. 9. Mzunguko wa maji katika asili
Taratibu kuu zinazohakikisha mzunguko wa maji ni: kupenya, uvukizi, kukimbia:
1. Kupenyeza - uvukizi - upenyezaji wa hewa: maji humezwa na udongo, huhifadhiwa kama maji ya kapilari, na kisha kurudi kwenye angahewa, huvukiza kutoka kwenye uso wa dunia, au kufyonzwa na mimea na kutolewa kama mvuke wakati wa kupumua;
2. Mtiririko wa uso na chini ya uso: maji huwa sehemu ya maji ya uso. Usogeaji wa maji chini ya ardhi: Maji huingia na kusonga kupitia ardhini, kulisha visima na chemchemi, kabla ya kuingia tena kwenye mfumo wa maji ya uso.
Kwa hivyo, mzunguko wa maji unaweza kuwakilishwa kwa njia ya njia mbili za nishati: njia ya juu (uvukizi) inaendeshwa na nishati ya jua, njia ya chini (mvua) inatoa nishati kwa maziwa, mito, ardhi oevu, mazingira mengine na moja kwa moja kwa wanadamu. kwa mfano, kwenye vituo vya kuzalisha umeme kwa maji. Shughuli za kibinadamu zina athari kubwa kwa mzunguko wa maji duniani, ambayo inaweza kubadilisha hali ya hewa na hali ya hewa. Kama matokeo ya kufunika uso wa dunia na nyenzo zisizo na maji, kujenga mifumo ya umwagiliaji, kuunganisha ardhi ya kilimo, kuharibu misitu, nk, mtiririko wa maji ndani ya bahari huongezeka na kujazwa tena kwa maji ya chini ya ardhi kunapunguzwa. Katika maeneo mengi kavu, hifadhi hizi hutolewa nje na wanadamu kwa kasi zaidi kuliko kujazwa kwao. Huko Urusi, amana 3,367 za maji ya ardhini zimechunguzwa kwa usambazaji wa maji na umwagiliaji wa ardhi. Akiba inayoweza kunyonywa ya amana zilizogunduliwa ni 28.5 km 3 / mwaka. Kiwango cha maendeleo ya hifadhi hizi katika Shirikisho la Urusi sio zaidi ya 33%, na amana 1,610 zinafanya kazi.
Upekee wa mzunguko huo ni kwamba maji mengi huvukiza kutoka baharini (takriban tani 3.8 x 10 14) kuliko yanavyorudi pamoja na mvua (takriban tani 3.4 x 10 14). Juu ya ardhi, kinyume chake, mvua nyingi huanguka (takriban 1.0 10 14 t) kuliko huvukiza (kwa jumla kuhusu 0.6 10 14 t). Kwa sababu maji mengi zaidi huvukiza kutoka baharini kuliko yale yanayorudishwa, sehemu kubwa ya mashapo yanayotumiwa na mifumo ikolojia ya nchi kavu, ikiwa ni pamoja na mifumo ya ikolojia ya kilimo inayozalisha chakula cha binadamu, inajumuisha maji yanayoyeyuka kutoka baharini. Maji ya ziada kutoka ardhini hutiririka ndani ya maziwa na mito, na kutoka huko kurudi baharini. Kulingana na makadirio yaliyopo, miili ya maji safi (maziwa na mito) ina tani 0.25 10 14 za maji, na mtiririko wa kila mwaka ni tani 0.2 10 14. Kwa hivyo, muda wa mauzo ya maji safi ni takriban mwaka mmoja. Tofauti kati ya kiasi cha mvua inayoanguka kwenye ardhi kwa mwaka (1.0 10 14 t) na mtiririko (0.2 10 14 t) ni 0.8 10 14 t, ambayo huvukiza na kuingia kwenye chemichemi za udongo. Mtiririko wa uso kwa kiasi hujaza hifadhi za maji ya ardhini na yenyewe hujazwa tena kutoka kwayo.
Mvua ya anga ni kiungo kikuu katika mzunguko wa unyevu na kwa kiasi kikubwa huamua utawala wa hydrological wa mazingira ya ardhi. Usambazaji wao katika eneo lote, haswa milimani, haufanani, ambayo ni kwa sababu ya sifa za michakato ya anga na uso wa msingi. Kwa mfano, kwa misitu ya wazi ya msitu-tundra ya mkoa unaokua wa msitu wa Putorana wa Siberia ya Kati, kiwango cha mvua kwa mwaka ni 617 mm, kwa misitu ya taiga ya kaskazini ya wilaya inayokua ya misitu ya Tunguska - 548, na kwa taiga ya kusini. misitu ya mkoa wa Angara inapungua hadi 465 mm (Jedwali 2).
meza 2
Uvuvio wa mazingira ya misitu ya Yenisei meridian
|
Wilaya, mkoa |
Hisa zinazokua, m 3/ha * |
Mvua, mm ** |
Uvukizi, mm *** |
|
|
mvua iliyozuiliwa |
||||
|
Misitu ya Tundra |
||||
|
Mkoa wa Msitu wa Putorana |
||||
|
taiga ya Kaskazini |
||||
|
Wilaya ya uoto wa msitu wa Turukhansky |
||||
|
taiga ya Kusini |
||||
|
Wilaya ya msitu wa Priangarsky |
||||
* – Vedrova et al. (kutoka kitabu Forest Ecosystems of the Yenisei Meridian, 2002);
**, *** - Burenina na wengine (ibid.).
Uvukizi ina moja ya maeneo ya kuongoza. Pamoja na ujio wa maisha Duniani, mzunguko wa maji ulikuwa mgumu, kwani hali ya mwili ya kugeuza maji kuwa mvuke iliongezewa na mchakato wa uvukizi wa kibaolojia unaohusishwa na maisha ya mimea na wanyama - mpito. Pamoja na kunyesha na kukimbia, uvukizi, unaojumuisha uvukizi wa mvua iliyozuiliwa, upenyezaji wa unyevu na mimea na uvukizi wa subcanopy, ndio nyenzo kuu ya matumizi ya usawa wa maji, haswa katika mifumo ikolojia ya misitu. Kwa mfano, katika msitu wa mvua wa kitropiki kiasi cha maji yanayovukizwa na mimea hufikia 7000 m3/km2 kwa mwaka, wakati katika savanna kwenye latitudo sawa na mwinuko kutoka eneo moja haizidi 3000 m3/km2 kwa mwaka.
Mimea kwa ujumla ina jukumu kubwa katika uvukizi wa maji, na hivyo kuathiri hali ya hewa ya mikoa. Kiwango cha uvukizi hutegemea usawa wa mionzi na tija tofauti ya mimea. Kama inavyoonekana kutoka kwa meza. 2, pamoja na ongezeko la phytomass juu ya ardhi kutokana na uvukizi mkubwa wa sediments intercepted na transpiration matumizi ya unyevu, uvukizi jumla huongezeka.
Kwa kuongeza, mimea ya juu hufanya kazi ya ulinzi wa maji na udhibiti wa maji ambayo ni muhimu sana kwa mazingira ya dunia: hupunguza mafuriko, kuhifadhi unyevu kwenye udongo na kuzuia kutoka kukauka na mmomonyoko wa ardhi. Kwa mfano, wakati ukataji miti unatokea, katika hali nyingine uwezekano wa mafuriko na kuogelea kwa eneo hilo huongezeka, kwa wengine, mchakato wa kusimamisha upenyezaji unaweza kusababisha "kukausha" kwa hali ya hewa. Ukataji miti huathiri vibaya maji ya ardhini, na hivyo kupunguza uwezo wa eneo hilo kuhifadhi mvua. Katika maeneo mengine, misitu husaidia kujaza vyanzo vya maji, ingawa katika hali nyingi misitu huimwaga.
Jedwali 3
Uwiano wa maji safi na chumvi duniani
Jumla ya hifadhi ya maji Duniani inakadiriwa kuwa takriban kilomita 3.5 hadi 2.5 bilioni. Maji ya chumvi hufanya karibu 97% ya ujazo wa maji; Bahari ya Dunia inachukua 96.5% (Jedwali 3). Kiasi cha maji safi, kulingana na makadirio mbalimbali, ni kilomita milioni 35-37 kilomita 3, au 2.5-2.7% ya hifadhi ya jumla ya maji duniani. Maji mengi safi (68-70%) yamejilimbikizia kwenye barafu na kifuniko cha theluji (kulingana na Reimers, 1990).
| Iliyotangulia |
1. Mzunguko wa maji duniani.
2. Mzunguko wa kaboni duniani.
3. Mzunguko wa oksijeni.
4. Aina za photosynthesis na viumbe vinavyozalisha.
5. Aina za catabolism na viumbe vya uharibifu.
6. Uwiano wa jumla wa michakato ya uzalishaji na mtengano.
Mzunguko wa maji duniani.
Ulimwenguni, mizunguko ya maji na CO 2 labda ndio mizunguko muhimu zaidi ya kijiolojia kwa wanadamu. Zote mbili zina sifa ya fedha ndogo lakini zinazohamishika sana angani, nyeti sana kwa usumbufu unaosababishwa na shughuli za binadamu na ambazo zinaweza kuathiri hali ya hewa na hali ya hewa.
Ingawa maji huhusika katika athari za kemikali zinazofanyiza usanisinuru, maji mengi hutiririka kupitia mfumo ikolojia hutokana na uvukizi, uvukizi (uvukizi kutoka kwa mimea), na kunyesha.
Mzunguko wa maji, au mzunguko wa kihaidrolojia, kama mzunguko mwingine wowote, unaendeshwa na nishati. Kunyonya kwa nishati ya mwanga na maji ya kioevu inawakilisha hatua kuu ambayo chanzo cha nishati kinaunganishwa na mzunguko wa maji. Inakadiriwa kuwa karibu theluthi moja ya nishati ya jua inayofika Duniani hutumiwa kuendesha mzunguko wa maji.
Zaidi ya 90% ya maji ya dunia yanafungwa kwenye miamba inayounda ukoko wa dunia na katika mashapo (barafu na theluji) juu ya uso wa dunia. Maji haya huingia katika mzunguko wa kihaidrolojia unaotokea katika mfumo ikolojia mara chache sana: tu wakati wa utoaji wa volkeno wa mvuke wa maji. Kwa hivyo, akiba kubwa ya maji iliyopo kwenye ukoko wa dunia hutoa mchango mdogo sana kwa harakati za maji karibu na uso wa Dunia, na kutengeneza msingi wa hazina ya hifadhi ya mzunguko huu.
Kiasi cha maji katika angahewa ni ndogo (karibu 3%). Maji yaliyomo angani kwa namna ya mvuke wakati wowote inalingana na safu ya wastani ya nene 2.5 cm, iliyosambazwa sawasawa juu ya uso wa Dunia. Kiasi cha mvua inayonyesha kwa mwaka ni wastani wa sm 65, ambayo ni mara 25 zaidi ya kiwango cha unyevu kilichomo kwenye angahewa wakati wowote. Kwa hivyo, mvuke wa maji ulio ndani ya angahewa kila wakati, kinachojulikana kama mfuko wa angahewa, huzunguka mara 25 kila mwaka. Kwa hiyo, wakati wa uhamisho wa maji katika anga ni wastani wa wiki mbili.
Uangalifu hasa unapaswa kulipwa kwa nyanja zifuatazo za mzunguko wa maji:
1. Bahari hupoteza maji mengi kutokana na uvukizi kuliko inavyopata kwa kunyesha; kwenye ardhi hali ni kinyume. Hiyo. Sehemu kubwa ya mashapo ambayo inasaidia mifumo ikolojia ya nchi kavu, ikiwa ni pamoja na mifumo mingi ya kilimo-ikolojia, ina maji yanayovukizwa kutoka baharini.
2. Jukumu muhimu, ikiwa silo kuu la upenyezaji wa mimea katika uvukizi wa jumla (uvukizi) kutoka ardhini. Athari ambayo mimea ina kwenye harakati za maji inaonekana vizuri wakati mimea inapoondolewa. Kwa hivyo, ukataji wa majaribio wa miti yote katika mabonde ya mito midogo huongeza mtiririko wa maji kwenye mito inayotiririsha maeneo yaliyosafishwa kwa zaidi ya 200%. Katika hali ya kawaida, ziada hii ingetolewa moja kwa moja kwenye angahewa kwa namna ya mvuke wa maji.
3. Ingawa maji yanayotiririka kwenye uso hujaza hifadhi za maji ya ardhini na yenyewe hujazwa tena kutoka kwayo, kiasi hiki kina uhusiano usiofaa. Kama matokeo ya shughuli za kibinadamu (kufunika uso wa dunia na nyenzo zisizo na maji, kuunda hifadhi kwenye mito, kujenga mifumo ya umwagiliaji, kuunganisha ardhi ya kilimo, kusafisha misitu, nk), kukimbia huongezeka na kujazwa tena kwa mfuko muhimu wa maji ya chini ya ardhi hupunguzwa. . Katika maeneo mengi kavu, hifadhi za maji chini ya ardhi sasa zinatolewa na wanadamu kwa kasi zaidi kuliko zinavyojazwa na asili.
Maji yaliyotawanywa katika angahewa, yaliyozikwa kwenye ukoko wa dunia, au yanayounda haidrosphere yenyewe ina jukumu la kipekee katika utendakazi wa bahasha nzima ya kijiografia kama mfumo unaobadilika katika mwendo unaoendelea.
Mzunguko wa maji ni mchakato unaoendelea wa mzunguko wa unyevu, unaofunika anga, hydrosphere, lithosphere na biosphere. Inatokea kulingana na mpango wa kawaida: mvua, uso na chini ya ardhi kukimbia, kupenya, uvukizi, uhamisho wa mvuke wa maji katika anga, condensation yake, mvua ya mara kwa mara. Nguvu inayoendesha mzunguko wa maji duniani ni nishati ya jua, ambayo husababisha uvukizi kutoka kwenye uso wa bahari na nchi kavu. Chanzo kikuu cha unyevu unaoingia angani (85%) ni uso wa Bahari ya Dunia, na karibu 14% hutoka kwenye uso wa ardhi. Wakati wa mzunguko, maji yanaweza kuhama kutoka hali moja ya mkusanyiko hadi nyingine. Kuna mizunguko ya maji katika angahewa, kati ya angahewa na uso wa dunia, kati ya uso wa dunia na mambo ya ndani ya lithosphere, ndani ya mambo ya ndani ya lithosphere, na katika hidrosphere.
Hivi ndivyo S. Kalesnik anaelezea mzunguko wa maji katika asili: "Uvukizi wa maji kutoka kwenye uso wa bahari, kufidia kwa mvuke wa maji katika angahewa na unyevu juu ya uso wa bahari huunda mzunguko mdogo. Lakini mvuke wa maji unapobebwa kwenye nchi kavu na mikondo ya hewa, mzunguko wa maji unakuwa mgumu zaidi. Sehemu ya mvua inayoanguka juu ya uso wa ardhi huvukiza na kuingia tena kwenye angahewa, wakati sehemu nyingine inapita kwenye njia za uso na chini ya ardhi hadi kwenye miteremko ya unafuu na kulisha mito na hifadhi zilizosimama. Mchakato wa uvukizi wa maji na unyeshaji juu ya ardhi unaweza kurudiwa mara nyingi, lakini mwishowe, unyevu unaoletwa ardhini na mikondo ya hewa kutoka baharini hurudi baharini tena na mito na mtiririko wa chini ya ardhi, na kukamilisha mzunguko wake mkubwa..
Mzunguko wa maji hauko duniani. Molekuli za mvuke wa maji, zilizoinuliwa kwenye tabaka za juu za angahewa, zikipitia utengano wa picha chini ya ushawishi wa mionzi ya ultraviolet ya Jua, hutengana na kuwa atomi za oksijeni na hidrojeni. Kutokana na joto la juu katika thermosphere, kasi ya chembe za hidrojeni huzidi kasi ya cosmic, na huacha anga kwenye nafasi ya interplanetary - tovuti. Kwa wazi, kutoroka kwa atomi moja ya hidrojeni inamaanisha kwa Dunia upotezaji wa molekuli moja ya maji. Kwa upande wake, Anga huipatia Dunia maji, ambayo yamo katika vitu vya meteorite na nyota za barafu. Kulingana na makadirio fulani, karibu 80 m3 ya unyevu huingia Duniani kwa siku kwa njia hii, i.e. 25 - 30,000 tani kila mwaka.
Katika mzunguko wa asili wa maji, sehemu tatu kuu zinaweza kutofautishwa: bara, bahari na anga.
Kiungo cha bara cha mzunguko wa maji
Kufika kwenye uso wa ardhi kwa njia ya mvua, maji huingia kwenye udongo (kupenya) au hutiririka kando ya uso, na kutengeneza maji ya uso na mto, na kisha huingia kwenye maziwa, bahari na bahari.
Kiwango cha kimataifa cha mzunguko wa maji kwa siku, km 3
Sehemu ya maji huvukiza, na uvukizi hutokea moja kwa moja kutoka kwa uso wa udongo, hifadhi na viungo vya kupanda juu ya ardhi, na kutoka kwa udongo, ukoko wa hali ya hewa na miamba baada ya kupanda kwa capillaries hadi juu. Sehemu ya unyevu unaoingia kwenye udongo huenda kwa namna ya maji ya ndani ya udongo, pamoja na maji ya chini na chini ya ardhi. Maji ya ardhini na chini ya ardhi wakati mwingine hufika kwenye uso wa dunia kwenye mteremko, mahali ambapo chemichemi ya maji yametoka nje, na pia kwenye mito. Sehemu ya maji ya chini ya ardhi hujaza hifadhi ya maji ya upeo wa chini wa ardhi na hivyo kuacha kubadilishana kwa maji kwa muda mrefu.
Glaciers ni kipengele maalum cha sehemu ya bara ya mzunguko wa maji. Wingi wa barafu Duniani umepata mabadiliko makubwa katika historia ya kijiolojia. Mara kadhaa, barafu kubwa za bara zilitokea kwenye sayari, wakati maji mengi yalitolewa kutoka baharini na kujilimbikizia kwa namna ya karatasi za barafu kwenye ardhi (haswa katika mikoa ya circumpolar). Katika vipindi kama hivyo, kiwango cha Bahari ya Dunia kilipungua kwa 100 m au zaidi. Kinyume chake, wakati wa vipindi vya interglacial; barafu ilitoweka karibu kabisa, ambayo ilisababisha kuongezeka; usawa wa bahari.
Sehemu ya bahari ya mzunguko wa maji
Bahari hupashwa joto hasa kutoka juu kutokana na kufyonzwa kwa mionzi ya jua na mionzi ya joto ya angahewa. Mtiririko wa jotoardhi kwenda kwenye sakafu ya bahari kutoka kwa mambo ya ndani ya dunia ni mdogo na hauna athari kubwa kwa utawala wa joto wa bahari, isipokuwa katika eneo lake la kina kabisa. Kupokanzwa kwa maji ya bahari kutoka juu huleta utulivu wa hydrostatic kwake (tabaka za juu za joto zina msongamano wa chini kuliko zile za baridi), kama matokeo ya ambayo harakati za wima kwenye bahari hazitamkwa kidogo kuliko anga. Hii pia inawezeshwa na msongamano mkubwa wa maji ikilinganishwa na hewa.
Jumla ya harakati za maji katika bahari ina harakati na mizunguko ya mizani mbalimbali ya anga na ya muda. Vipindi vya harakati huanzia sekunde chache hadi mamia ya miaka, na mizani ya anga (usawa na wima) huanzia milimita chache hadi maelfu ya kilomita. Mbali na mikondo ya bahari inayounda mzunguko wa jumla wa ulimwengu wa bahari, kiunga cha bahari pia kinahusisha matukio ya msukosuko, mawimbi ya uso na ya ndani, matukio ya mawimbi (kubadilika kwa kiwango na mikondo ya mawimbi), meander na eddies, matukio ya kupanda na kushuka ambayo huhamisha nishati ya maji. maelekezo ya usawa na wima.
Kwa mujibu wa usambazaji wa ukanda wa nishati ya jua juu ya uso wa sayari, katika bahari na anga, mifumo ya mzunguko iliyounganishwa kwa vinasaba huundwa, inayoundwa na maji sawa na raia wa hewa. Sababu muhimu zaidi ya mitambo katika tukio la mzunguko wa bahari ni msuguano wa upepo juu ya uso wa maji, kutokana na ambayo bahari hupokea nishati ya mitambo kutoka kwa anga. Upepo huo husababisha mikondo ya kupeperuka, ambayo husababisha maji kutiririka katika baadhi ya maeneo na kuongezeka kwa maeneo mengine, hivyo kusababisha mikondo ya kushuka.
Uundaji wa mikondo pia huwezeshwa na sababu za thermohaline: kupokea na kutolewa kwa joto, mvua, uvukizi, na utitiri wa maji kutoka kwa mabara huathiri joto na chumvi ya maji, na kwa hivyo wiani wake. Safu za denser huzama, ambayo husababisha kuchanganya kwa wima na kisha kwa usafiri wa usawa (advection).
Moja ya sifa za tabia ya mzunguko wa maji ya uso wa Bahari ya Dunia ni mfumo wa mzunguko wa vipengele vya mtu binafsi. Takwimu inaonyesha kwamba mikondo ya bahari huunda mifumo ya mzunguko katika kila bahari. Isipokuwa ni Mzingo wa Sasa wa Antaktika (Upepo wa Magharibi wa Sasa, au Mtiririko Mkuu wa Mashariki), ambao huunda mtiririko unaoendelea wa maji kuzunguka ulimwengu katika latitudo za kati za Kizio cha Kusini, ambacho hakina analogi katika Kizio cha Kaskazini.
Mikondo ya uso wa Bahari ya Dunia: gyre ya kati ya Bahari ya Pasifiki ya Kaskazini: 1 - Kuroshio; 2 - Pasifiki ya Kaskazini; 3 - California; 4 - Kaskazini Passatnoye; gyre ya kati ya Pasifiki ya Kusini: 5 - Australia Mashariki; 6 - Upepo wa Magharibi (sehemu ya Sasa ya Antarctic Circumpolar); 7 - Humboldt (Peruvia); 8 - Passatnoye Kusini; gyre ya kati ya Atlantiki ya Kaskazini: 9 - Ghuba Stream; 10 - Atlantiki ya Kaskazini; 11 - Kanari; 12 - Kaskazini Passatnoye; gyre ya kati ya Atlantiki ya Kusini: 13 - Brazil; 14 - Upepo wa Magharibi (sehemu ya Sasa ya Antarctic Circumpolar); 15 - Benguela; 16- Passatnoye Kusini; gyre ya kati ya Bahari ya Hindi: 17 - Cape Agulhas; 18 - Upepo wa Magharibi (sehemu ya Sasa ya Antarctic Circumpolar); 19 - Australia Magharibi; 20 - Passatnoe Kusini; gyre ya subarctic ya sehemu ya kaskazini ya Bahari ya Pasifiki: 21 - Alaskan; 22 - Mkondo wa Alaska; 23 - mkondo wa mteremko wa Bahari ya Bering; 24 - Kamchatsky; 25 - Oyashio; subtropical gyre ya Atlantiki ya Kaskazini: 26 - Irminger; 27 - Greenland Mashariki; 28 - Labrador; vipengele vingine vya mzunguko: 29 - Inter-trade wind countercurrent; 30 - Hali ya Kisomali.
Mzunguko wa maji ya uso karibu unarudia kabisa mifumo kuu ya upepo ambayo imekua katika eneo moja au lingine la Bahari ya Dunia, hata hivyo, haiwezekani kuelezea mzunguko wa bahari tu kwa michakato katika anga, kwa kuwa kuna vyanzo vingine. ikiwa ni pamoja na wale wa asili ya nje (Mwezi, Jua).
Ikiwa unahesabu faida na upotevu wa maji kutokana na mikondo ya uso, utapata usawa: katika maeneo mengine maji zaidi yanapita kuliko inavyoondoka, kwa wengine - kinyume chake. Jibu linapaswa kutafutwa katika ubadilishanaji wa wima unaounganisha mikondo ya uso na zile za kina. Kwa kina, mfumo wa mikondo hutofautiana na uso mmoja, na katika hali nyingi countercurrents kina huzingatiwa, kuelekezwa katika mwelekeo kinyume na usambazaji wa maji ya uso. Kwa mfano, Upepo wa Sasa wa Cromwell katika Bahari ya Pasifiki kwa kina cha 100-400 m husonga kutoka magharibi kwenda mashariki chini ya uso wa Upepo wa Sasa wa Biashara ya Kusini, Upepo wa Sasa wa Lomonosov katika Bahari ya Atlantiki pia unapita chini ya Upepo wa Biashara Kusini kutoka magharibi hadi mashariki. . Walakini, katika mifumo ya uso, mikondo ya uso huundwa ambayo mtiririko wa mipaka wa mwelekeo mmoja (kwa mfano, mikondo ya kibiashara ya Bahari ya Pasifiki na Atlantiki).
Kwa wakati maalum kwa wakati, sehemu za sasa zinazounda kiunga cha bahari zitatofautiana na picha ya wastani. Kama mito, inaweza kubadilisha mwelekeo kwa njia ya ajabu (meander) au kuunda mifereji ya maji, kama vile mtiririko wa hewa au chaneli.
Bahari ina hali kubwa ya joto na yenye nguvu na majibu yake kwa ushawishi wa anga yamechelewa. Bahari ni aina ya "kifaa cha kumbukumbu" ambacho huhifadhi "alama" za anga kwa kipindi fulani cha awali.
Kiungo cha anga cha mzunguko wa maji
Unyevu huingia kwenye anga kupitia uvukizi. Kila mwaka, 577 · 1012 m3 ya maji huvukiza kutoka kwenye uso wa dunia, na 505 · 1012 m3 ya maji haya huvukiza kutoka kwenye uso wa bahari. 80% ya bajeti ya mionzi hutumiwa katika uvukizi. Kiasi sawa cha nishati hutolewa wakati unyevu unapungua katika anga katika ngazi ya wingu, na mvuke wa maji, kusonga mamia na maelfu ya kilomita, pia huhamisha kiasi kikubwa cha joto. Kutolewa kwa joto la siri la mvuke ndani ya anga wakati wa condensation ni chanzo muhimu zaidi cha nishati ya michakato ya anga. Ndiyo maana mvuke wa maji unaitwa "mafuta ya msingi ya angahewa."
Kubadilishana kwa hewa yenye unyevu kati ya ikweta na miti hupatikana hasa kutokana na uhamisho wa usawa wa raia wa hewa. Harakati za wima hazijatengwa, lakini kasi yao ni chini sana kuliko kasi ya zile za usawa.
Kiungo cha kiuchumi cha mzunguko wa maji
Wazo la usambazaji wa maji safi bila kikomo Duniani limerekebishwa kikamilifu. Watumiaji wakuu wa maji (kawaida safi) ni kilimo, viwanda na idadi ya watu. Katika kilimo, kiasi kikubwa zaidi cha maji (zaidi ya 2 · 10 12 m 3) hutumiwa kwa umwagiliaji, na 80% yake huacha mtandao wa mto katika muundo wa misombo ya kemikali au kwa njia ya uvukizi. Jumla ya ulaji wa maji kwa mahitaji ya viwanda ni 0.7 · 10 12 m 3 / mwaka, ambayo 5-10% hutolewa bila kubadilika ili kusaidia michakato ya kiteknolojia. Karibu 0.2 · 10 12 m 3 / mwaka hutumiwa kwa mahitaji ya idadi ya watu, na sehemu ya sita ya maji hairudi kwenye mtandao wa mto - tovuti. Inapaswa kuzingatiwa kuwa maji machafu kwa karibu yoyote ya neutralization lazima diluted kwa maji safi, ambayo kwa sasa hutumia takriban 40% ya rasilimali zote za ubora wa maji duniani.
Kuhusiana na mtiririko wa mto, kiasi hiki ni kidogo. Walakini, katika maeneo yenye watu wengi zaidi ya Asia ya Magharibi na Kati, Afrika, na katika baadhi ya maeneo ya viwanda ya Urusi, tayari kuna uhaba mkubwa wa rasilimali za maji, ambao unaongezeka hata. Ili kulipia, wanaamua ugawaji wa eneo bandia la kurudiwa na uboreshaji wa ardhi, ambayo kwa upande wake sio tu inaleta shida nyingi za mazingira, lakini pia sio haki ya kiuchumi kila wakati.
Jukumu la maji katika michakato inayotokea katika biosphere ni kubwa sana. Bila maji, kimetaboliki katika viumbe hai haiwezekani. Pamoja na ujio wa maisha Duniani, mzunguko wa maji ulikuwa mgumu, kwani jambo rahisi la uvukizi wa kisaikolojia liliongezewa na mchakato mgumu zaidi wa uvukizi wa kibaolojia (kupumua), unaohusishwa na maisha ya mimea na wanyama.
Kwa kifupi, mzunguko wa maji katika asili unaweza kuelezewa kama ifuatavyo. Maji hufika kwenye uso wa Dunia kwa namna ya mvua, ambayo hutengenezwa hasa kutokana na mvuke wa maji unaoingia kwenye angahewa kama matokeo ya uvukizi wa kimwili na uvukizi wa maji na mimea. Sehemu moja ya maji haya huvukiza moja kwa moja kutoka kwenye uso wa miili ya maji au kwa njia isiyo ya moja kwa moja kupitia mimea na wanyama, wakati nyingine hulisha maji ya chini ya ardhi (Mchoro 1.13).
Hali ya uvukizi inategemea mambo mengi. Kwa hivyo, maji mengi zaidi huvukiza kutoka kwa eneo la kitengo katika eneo la msitu kuliko kutoka kwa uso wa mwili wa maji. Kwa kupungua kwa kifuniko cha mimea, upenyezaji pia hupungua, na, kwa hiyo, kiasi cha mvua.
Mtiririko wa maji katika mzunguko wa hydrological huamuliwa na uvukizi, sio mvua. Uwezo wa angahewa kushikilia mvuke wa maji ni mdogo. Kuongezeka kwa viwango vya uvukizi husababisha ongezeko linalolingana la mvua. Maji yaliyomo angani kwa namna ya mvuke wakati wowote yanafanana na safu ya wastani ya 2.5 cm nene, iliyosambazwa sawasawa juu ya uso wa Dunia. Kiwango cha mvua kinachonyesha kwa mwaka ni wastani wa sentimita 65. Kwa hiyo, mvuke wa maji kutoka upande wa mbele wa anga huzunguka takriban mara 25 kila mwaka (mara moja kila wiki mbili).
Maji yaliyomo katika miili ya maji na udongo ni mamia ya mara zaidi kuliko angahewa, lakini inapita kupitia fedha mbili za kwanza kwa kasi sawa. Muda wa wastani wa usafiri wa maji katika awamu yake ya kioevu kwenye uso wa Dunia ni karibu miaka 3650, mara 10,000 zaidi ya muda wa usafiri wake katika angahewa. Wanadamu katika mchakato wa shughuli za kiuchumi wana athari kubwa kwa msingi wa mzunguko wa hydrological - uvukizi wa maji.
Uchafuzi wa miili ya maji na, kwanza kabisa, bahari na bahari na bidhaa za petroli huzidisha sana mchakato wa uvukizi wa kimwili, na kupungua kwa eneo la misitu - upitaji wa hewa. Hii haiwezi lakini kuathiri asili ya mzunguko wa maji katika asili.
Mchoro 1.13 - Mzunguko wa maji
Mizunguko ya kimataifa ya virutubishi muhimu hugawanyika katika biolojia katika mizunguko mingi midogo inayoishia kwenye makazi ya ndani ya jumuiya mbalimbali za kibaolojia. Wanaweza kuwa changamano zaidi au kidogo na kwa viwango tofauti nyeti kwa aina mbalimbali za athari za nje. Lakini maumbile yameamuru kwamba chini ya hali ya asili mizunguko hii ya kemikali ya kibiolojia ni "teknolojia ya kielelezo isiyo na taka." Baiskeli inashughulikia 98-99% ya virutubisho na 1-2% tu huenda hata kupoteza, lakini kwa hifadhi ya kijiolojia (Mchoro 1.14).
1.8 Misingi ya uendelevu wa biosphere
Utulivu wa mifumo ikolojia na biolojia yao yote inategemea mambo mengi (Mchoro 1.15), kiini cha muhimu zaidi ambacho ni kama ifuatavyo.
Kielelezo 1.15- Mambo ya utulivu wa biosphere
1. Biosphere hutumia vyanzo vya nishati ya nje: nishati ya jua na nishati ya joto ya mambo ya ndani ya dunia ili kuboresha shirika lake, kwa ufanisi kutumia nishati ya bure, bila kusababisha uchafuzi wa mazingira. Matumizi ya mara kwa mara ya kiasi fulani cha nishati na uharibifu wake kwa namna ya joto imeunda usawa wa joto ulioanzishwa katika biosphere.
Biocenoses ni sifa ya sheria (kanuni) ya "uendeshaji wa nishati": kupitia mtiririko wa nishati, kupitia viwango vya trophic vya biocenosis, huzimwa kila wakati.
Mnamo 1942, R. Lindeman alitengeneza sheria ya piramidi ya nishati au sheria (kanuni) ya 10%, kulingana na ambayo kwa wastani karibu 10% husogea kutoka kiwango cha kitropiki cha piramidi ya ikolojia hadi kiwango kingine cha juu ("kwenye ngazi" mtayarishaji - mlaji - mtenganishaji) nishati iliyopokelewa katika kiwango cha awali cha piramidi ya ikolojia.
2. Biosphere hutumia vitu (hasa virutubisho vya mwanga) hasa katika mfumo wa mizunguko. Mizunguko ya biogeochemical ya vipengele imefanyiwa kazi kwa mageuzi na haiongoi kwenye mkusanyiko wa taka.
3. Kuna utofauti mkubwa wa spishi na jumuiya za kibiolojia katika biosphere. Mahusiano ya ushindani na ya uwindaji kati ya spishi huchangia kuanzishwa kwa usawa kati yao. Wakati huo huo, hakuna spishi kubwa zilizo na idadi kubwa, ambayo inalinda biolojia kutokana na hatari kubwa kutoka kwa mambo ya ndani.
Utofauti wa spishi ni sababu ya kuongeza upinzani wa mifumo ikolojia kwa mambo ya nje. Mkusanyiko wa jeni wa asili ya mwitu ni zawadi isiyo na thamani, ambayo uwezo wake hadi sasa umetumiwa tu kwa kiasi kidogo.
4. Takriban mifumo yote ya viumbe hai ina umuhimu wa kubadilika. Mifumo ya kibaolojia inalazimika kuzoea hali ya maisha inayoendelea kubadilika. Katika mazingira yanayobadilika ya maisha, kila aina ya kiumbe hurekebishwa kwa njia yake mwenyewe. Hii inaonyeshwa na sheria ya umoja wa ikolojia: hakuna spishi mbili zinazofanana.
Umaalumu wa kiikolojia wa spishi unasisitizwa na kile kinachojulikana kama axiom ya kubadilika: kila spishi inachukuliwa kwa seti iliyoainishwa ya hali maalum ya uwepo wake - niche ya kiikolojia.
5. Kujidhibiti au kudumisha ukubwa wa idadi ya watu hutegemea mchanganyiko wa mambo ya abiotic na biotic. Kila idadi ya watu huingiliana na asili kama mfumo muhimu.
Utawala wa juu wa idadi ya watu: saizi ya idadi ya watu asilia imepunguzwa na upungufu wa rasilimali za chakula na hali ya kuzaliana, uhaba wa rasilimali hizi na muda mfupi sana wa kuongeza kasi ya ukuaji wa idadi ya watu.
Idadi yoyote ya watu ina muundo maalum wa maumbile, phenotic, jinsia na muundo mwingine. Haiwezi kuwa na watu wachache kuliko inavyohitajika ili kuhakikisha upinzani wake kwa mambo ya mazingira.
Kanuni ya ukubwa wa chini sio mara kwa mara kwa spishi yoyote; ni mahususi mahususi kwa kila idadi ya watu. Kwenda zaidi ya kiwango cha chini kunatishia idadi ya watu na kifo: haitaweza tena kujitengeneza yenyewe.
Uharibifu wa kila moja ya mambo haya unaweza kusababisha kupungua kwa utulivu wa mifumo ya ikolojia ya mtu binafsi na biosphere kwa ujumla.
Taarifa zinazohusiana.
Kama inavyojulikana, vipengele vyote vya kimuundo vya biolojia vinaunganishwa kwa karibu na mizunguko tata ya biogeochemical ya uhamiaji wa dutu na nishati. Michakato ya kubadilishana na mwingiliano wa pande zote hufanyika katika viwango tofauti: kati ya jiografia (anga, hydro, lithosphere), kati ya kanda za asili, mandhari ya mtu binafsi, sehemu zao za kimofolojia, n.k. Walakini, mchakato mmoja wa jumla wa kubadilishana vitu na nishati hutawala kila mahali, a mchakato unaoleta kiwango cha matukio mbalimbali - kutoka kwa atomiki hadi sayari. Vipengele vingi, vikiwa vimepitia mlolongo wa mabadiliko ya kibaolojia na kemikali, vinarudi kwenye muundo wa misombo sawa ya kemikali ambayo walikuwa wakati wa awali. Wakati huo huo, nguvu kuu ya kuendesha gari katika utendaji wa mzunguko wa kimataifa na mdogo (pamoja na wa ndani) ni viumbe hai wenyewe.
Jukumu la mizunguko ya biogeokemikali katika ukuzaji wa biolojia ni kubwa sana, kwani wanahakikisha marudio ya aina zile zile za kikaboni na ujazo mdogo wa dutu ya awali inayoshiriki katika mizunguko. Ubinadamu unaweza tu kushangazwa na jinsi maumbile yalivyoundwa kwa busara, ambayo yenyewe huambia “Homo sapiens* isiyo na bahati jinsi ya kupanga kile kinachoitwa uzalishaji usio na taka. Hebu tuangalie, hata hivyo, kwamba katika asili hakuna mizunguko iliyofungwa kabisa: yoyote kati yao imefungwa wakati huo huo na kufunguliwa. Mfano wa kimsingi wa mzunguko wa sehemu ni maji ambayo, baada ya kuyeyuka kutoka kwa uso wa bahari, hurudi huko.
Kuna mahusiano magumu kati ya mizunguko midogo ya mtu binafsi, ambayo hatimaye husababisha ugawaji wa mara kwa mara wa suala na nishati kati yao, ili kuondokana na aina ya matukio ya asymmetric katika maendeleo ya mizunguko. Kwa hivyo, katika lithosphere, oksijeni na silicon zilionekana kwa ziada katika hali iliyofungwa, katika anga katika hali ya bure - nitrojeni na oksijeni, katika biosphere - hidrojeni, oksijeni na kaboni. Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa wingi wa kaboni ulijilimbikizia katika miamba ya sedimentary ya lithosphere, ambapo carbonates ilikusanya wingi wa dioksidi kaboni ambayo iliingia kwenye anga na milipuko ya volkeno.
Hatupaswi kusahau kwamba kuna uhusiano wa karibu sana kati ya nafasi na Dunia, ambayo, kwa kiwango fulani cha mkataba, inapaswa kuzingatiwa ndani ya mfumo wa mzunguko wa kimataifa (kwani, kama ilivyoelezwa tayari, haijafungwa). Kutoka angani, sayari yetu inapokea nishati ya mionzi (miale ya jua na cosmic), corpuscles ya Jua na nyota nyingine, vumbi vya meteorite, nk Jukumu la nishati ya jua ni muhimu sana. Kwa upande wake, Dunia inarudisha nguvu fulani, hutawanya hidrojeni kwenye nafasi, nk.
Wanasayansi wengi, kuanzia na V.I. Vernadsky, wakizingatia mzunguko wa kimataifa wa biogeochemical wa vitu katika maumbile kama moja ya mambo muhimu katika kudumisha usawa wa nguvu katika maumbile, walitofautisha hatua mbili katika mchakato wa mageuzi yake: ya zamani na ya kisasa. Kuna sababu ya kuamini kuwa katika hatua ya zamani mzunguko ulikuwa tofauti, hata hivyo, kwa sababu ya kutokuwepo kwa vitu vingi visivyojulikana (majina ya vitu, wingi wao, nishati, nk), karibu haiwezekani kuiga mizunguko ya zama za kijiolojia zilizopita. ("biospheres za zamani").
Kwa hili inapaswa kuongezwa kuwa sehemu kuu ya viumbe hai ina C, O, H, N, vyanzo vikuu vya lishe ya mimea ni CO2, NO na madini mengine. Kwa kuzingatia umuhimu wa kaboni, oksijeni, hidrojeni, nitrojeni kwa biosphere, pamoja na jukumu maalum la fosforasi, tutazingatia kwa ufupi mizunguko yao ya kimataifa, inayoitwa "binafsi" au "ndogo". (Pia kuna mizunguko ya ndani inayohusishwa na mandhari ya mtu binafsi.)