Круговорот воды и содержащихся в ней веществ

Общий объем воды на земном шаре 1,39×10⁹ км³. Распределение запасов воды между различными водными объектами представлено в табл.2.

Таблица 2.Запасы воды на земном шаре

Виды природных вод	Площадь	Объем, тыс. км3	Доля мировых запасов, %	Средний период условного возобновления запасов воды
млн. км3	% площади суши	от общих запасов воды	от запасов пресных вод
Вода на поверхности литосферы
Мировой океан		-		96,4	-	26500 лет
Ледники и постоянный снежный покров	16,3			1,86	70,3	9700 лет
Озера	2,1	1,4		0,013	-	17 лет
в том числе пресные	1,2	0,8		0,007	0,25	-
Водохранилища	0,4	0,3		0,0004	0,016	52 дня
Вода в реках	-	-		0,00014	0,005	19 дней
Вода в болотах	2,7	1,8		0,0008	0,03	5 лет
Вода в верхней части литосферы
Подземные воды	-	-		1,68	-	1400 лет
в том числе пресные	-	-		0,76	28,7	-
Подземные льды зоны многолетнемерзлых пород	2,1			0,022	0,82	10000 лет
Вода в атмосфере и организмах
Вода в атмосфере	-	-		0,001	0,04	8 дней
Вода в организмах	-	-		0,0001	0,003	Несколько часов
Общие запасы воды
Общие запасы воды	-	-			-	-
в том числе пресной	-	-		2,64		-

На долю поверхностных вод суши без ледников приходится только 0,014% от общего объема вод. Пресные воды составляют 2,64%, из них 99% сосредоточено в ледниках и подземных водоносных горизонтах. Доля объема вод в речной сети очень мала, но он возобновляется в среднем в течение 19 дней, следовательно, объем речной воды, стекающей за год, будет в 19 раз (365:19) больше. Средний период возобновления воды в остальных водных объектах намного больше.

Площадь Мирового океана занимает 71% земного шара, поверхностные воды суши – 4%, или 15% площади суши.

Наблюдается тенденция уменьшения запасов вод на суше и их увеличения в Мировом океане. За 1890-1990 гг. уровень Мирового океана повысился на 15 см.

В глобальном круговороте воды выделяют два звена:

– океаническое звено, представляющее собой многократно повторяющийся цикл: испарение с поверхности океана – перенос водяного пара над океаном – осадки на поверхность океана – океанические течения – испарение и т.д.;

– материковое звено, представляющее собой многократно повторяющийся цикл: испарение с поверхности суши – перенос водяного пара – осадки на поверхность суши – поверхностный и подземный сток – испарение и т.д.

Оба звена связаны между собой переносом водяного пара с океана на сушу и поверхностным и подземным стоком с суши в океан.

На суше выделяют области внешнего (80% территории) и внутреннего (20%) стока. Сток в океан происходит только с территории первой области. Вторая область включает обширные бессточные территории, встречающиеся на всех материках кроме Антарктиды. В круговороте воды эти территории связаны с остальной частью суши только атмосферным переносом влаги.

Осадки на любом участке суши складываются из “внешних” осадков, сконденсировавшихся из водяного пара, принесенного извне, и “внутренних” (или “местных”) осадков, сконденсировавшихся из влаги, испарившейся с поверхности данного конкретного участка суши. Этот многократно повторяющийся процесс называется внутриматериковым влагооборотом. Часть выпавших осадков переходит в воды поверхностного и подземного стока. Суммарный сток с заданной территории равен разности между количеством влаги, принесенной на нее по воздуху извне, и унесенный за ее пределы.

С океана ежегодно испаряется в среднем 505 тыс. км³ воды. Возвращается в океан в виде атмосферных осадков 458 тыс. км³. Остальные 47 тыс. км³ переносятся на сушу в виде пара.

На поверхность суши в области внешнего стока выпадает 110 тыс. км³ осадков; из них 47 тыс. км³ за счет влаги принесенной с океана, и 63 тыс. км³ за счет влаги, испаряющейся с суши. В испарении с суши 42% приходится на транспирацию растений. В океан с суши стекает 47 тыс. км³, в том числе 42 тыс. км³ – речной сток, 3 тыс. км³ – сток льда и 2 тыс. км³ – сток подземных вод, не дренируемых реками.

На поверхность области внутреннего стока выпадает 9 тыс. км³ осадков и столько же испаряется. Принос влаги извне с воздушными массами равен ее выносу.

Отношение всех осадков, выпавших на данную территорию, к влаге, принесенной извне, называется коэффициентом влагооборота (К_вл).

Чем большее число раз влага, поступившая извне на данную территорию суши в воздушных массах, выпадет на ее поверхность и снова испарится, тем больше будет вклад местных осадков в их общую сумму, и, следовательно, К_вл будет выше. Отсюда наибольшие значения К_вл свойственны обширным территориям с высокой величиной испарения, что характерно для экваториального пояса. Для всей суши коэффициент влагооборота К_вл = 110/47 = 2,34. Для отдельных материков К_вл меняется от 1,14 (Австралия) до 1,68 (Южная Америка).

Соотношение между различными источниками поступления воды на выделенную поверхность (либо в выделенный объем суши или водного объекта), источниками удаления воды с этой поверхности (из этого объема) и изменением запасов воды на поверхности (в объеме) называется водным балансом выделенной поверхности (объема). Источники поступления (прихода) и удаления (расходования) воды называются составляющими, или элементами водного баланса.

Водный баланс может быть составлен для земного шара в целом, для суши, отдельных материков, стран, административных областей и районов, речных бассейнов, отдельных водных объектов и их частей. При составлении водного баланса суши в целом или для отдельных ее участков рассматривают обычно определенный слой литосферы, например, слой от земной поверхности до первого водоупора или до самого нижнего водоносного горизонта, участвующего в круговороте воды.

Водный баланс может определяться за год, отдельные сезоны, фазы водного режима, отдельные сутки в среднем за многолетний период или за отрезки времени конкретных лет.

Водный баланс может быть записан в виде уравнения, представляющего частный случай уравнения сохранения вещества. Основные природные составляющие водного баланса: атмосферные осадки, испарение, отток (сток) и приток воды поверхностным и подземным путем, изменение запасов воды в выделенном объеме (или площади).

Водный баланс может быть выражен в единицах объема (м³, км³) или в виде толщины слоя воды (в мм), получаемого путем деления объема на площадь рассматриваемой территории.

Средний годовой водный баланс Земли в целом и отдельно для Мирового океана и суши приведен в табл. 3

Таблица 3. Средний годовой водный баланс Земли

Часть Земли	Площадь, млн. км2	Осадки x	Испарение z	Сток
тыс. Км3	мм	тыс. км3	мм	речной ур	ледниковый ул	подземный w
тыс. км3	мм	тыс. км3	мм	тыс. км3	мм
Весь земной шар
Мировой океан						41,7		3,0		2,2
Суша в том числе:						41,7		3,0		2,2
область внешнего стока						41,7		3,0		2,2
область внутреннего стока

Уравнение водного баланса: для всего земного шара x = z, для Мирового океана x_ок + у_р + у_л + w = z_ок,, для всей суши x_c = y_р + y_л + w + z_с, для внешней области стока х_с¢ = у_л + у_л + w + z_с¢, для области внутреннего стока x_c² = z_c². Здесь x, x_ок , x_с, х_с¢, х_с² – соответственно осадки на всю поверхность земного шара, океана, всю сушу, область внешнего и внутреннего стока; z, z_ок, z_с, z_с¢, z_с² – аналогичное значение испарения, у_р, у_л, w – сток в океан соответственно рек, льда, подземных вод.

Водный баланс участков суши, с учетом хозяйственной деятельности, кроме указанных составляющих, может включать безвозвратный забор воды из водных объектов, переброску стока из других территорий. Земледелие, вырубка лесов, создание водохранилищ также влияют на соотношение природных составляющих водного баланса.

Круговорот наносов. Наносы – это твердые вещества, содержащиеся в водных объектах и переносимые водой во взвешенном или влекомом состоянии. Основной источник поступления наносов в водные объекты - смыв почвы с поверхности водосборов талыми и дождевыми потоками (эрозия) и в меньшей мере размыв дна и берегов водных объектов под действием течения и волн. Реками наносы выносятся в океан. Здесь они дополняются продуктами размыва морских берегов и взмучивания дна волнами на мелководье, а также частицами растительных и животных организмов.

Годовой сток взвешенных наносов рек мира 15,7 млрд. т. в год. Сток влекомых наносов рек мира 5-10% общего твердого стока.

Круговорот солей. Подземные воды при своем движении растворяют горные породы и являются основными источниками формирования солевого состава рек и водоемов суши. С речными водами в Мировой океан выносится 3,1 млрд. т. солей за год, 1,2 млрд. т. солей поступает в него непосредственно с подземными водами, 0,2 млрд. т. образуется в результате растворения речных взвесей.

С поверхности океана с испаряющимися частицами воды, а также с брызгами ежегодно уходит 5 млрд. т. солей, из которых 4,5 млрд. т. тут же возвращается обратно, а 0,5 млрд. т. уносится на сушу. Таким образом, запас солей в океане ежегодно пополняется на 4 млрд. т., т.е. около одной десятимиллионной доли их общего количества в нем.

Круговорот газов. Из газов, участвующих в круговороте веществ в природе, наибольшее значение имеют кислород О₂ и диоксид углерода (углекислый газ) СО₂. Важнейший фактор круговорота этих газов – процесс фотосинтеза:

6СО₂ + 6Н₂О С₆Н₁₂О₆ + 6О₂,

в результате которого поглощается СО₂, создается органическое вещество (продукция) и выделяется О₂. Вследствие жизнедеятельности фитопланктона океана продуцируется 154 млрд. т. в год (примерно столько же, сколько растительностью суши). Расходование О₂ происходит в результате биохимического и химического разложения (окисления) органического вещества (деструкция), сопровождающегося выделением СО_2.

С дождевыми и речными водами в океан поступает 3,6 млрд. т. О₂. На окислительные процессы в океане, а также потребление живыми водными организмами расходуется 151 млрд. т. О_2.. Избыток в 6,6 млрд. т. океан ежегодно отдает атмосфере.

Источниками поступления СО₂ в океан кроме процесса разложения органических веществ служат речные и дождевые воды, дыхание водных организмов, извержение подводных вулканов. В океане в высоких широтах СО_2, благодаря повышенной растворимости при низких температурах воды, поглощается из атмосферы. При перемещении этих вод в низкие широты, вследствие повышения температуры воды, океан отдает СО₂ в атмосферу. Заметным фактором поступления СО₂ в атмосферу является хозяйственная деятельность.

Атмосферное звено.

Атмосферное звено круговорота характеризуется переносом влаги в процессе циркуляции воздуха и, как уже было сказано, образованием атмосферных осадков. Общая циркуляция атмосферы обладает замечательным свойством - устойчивостью из года в год, но при существенной сезонной изменчивости.

В последние годы обнаружено, что данные наблюдений над осадками неточны и нуждаются в исправлениях. Современные осадкомеры искажают показания, особенно для снеговых осадков, во время ветра. В главной географической обсерватории разработали способ введения поправок на количество осадков в зависимости от скорости ветра. Другая неточность в учете осадков связана со смачиванием сосуда осадкомера. При каждом опорожнении осадкомера на его стенках остается вода, соответствующая слою осадков 0,2 мм. Если за год осадкомер опорожнялся 100 раз, то недоучитывается 20 мм осадков, что при годовой сумме 500-600 мм составляет 3-4 %. В районах, где выпадает много ливневых осадков, относительное значение поправки уменьшается. Поправки не существенны в случае выпадения осадков в крупных частях суши, но в приморских районах Севера Европы и Азии, где выпадает много осадков в виде снега, поправки достигают 20-25 %.

Расчеты показывают, что средний слой осадков составляет на суше 755 мм, в океане 1140 мм, для всего земного шара в целом – 1130 мм; в объеме соответственно: - 113,5 км³ (22 %); для океана - 411,6 тыс. км ³ (78 %), для всего земного шара 525,1 тыс. км³.

Непосредственная роль циркуляции воздуха в круговороте воды заключается в перераспределении атмосферной влаги по земному шару. На материках осадков выпадает больше, чем атмосфера получает влаги за счет испарении с суши. Разница (~ 40-43 тыс. км³ в год) восполняется за счет переноса влаги атмосферы с океана на сушу. Этот процесс имеет большое значение, так как увеличивает водные ресурсы материков. Этот процесс протекает в обратном направлении. Суша получает это количество воды в результате многократного обмена.

Океаническое звено.

Для океанического звена круговорота наиболее характерно испарение воды, в процессе которого непрерывно восстанавливается содержание водяного пара в атмосфере. 86 % влаги поступает в атмосферу за счет испарения с поверхности океана и всего лишь 14 % - за счет испарения с суши.

Расход воды на испарение неравномерен по акватории океана. Это можно видеть по разности между испарением и осадками. В экваториальной зоне расход воды на испарение из-за большой облачности меньше годовой суммы осадков. В умеренных широтах та же картина, но по другой причине - недостаток тепла. В тропической и субтропической зоне с поверхности океана влаги испаряется больше, чем выпадает. В этой зоне облачность бывает реже, тепла много, а осадков выпадает меньше.

Важная черта океанического звена круговорота воды - перенос огромных масс морских вод. В. Г. Корт в 1962 г. рассчитал количество воды, ежегодно переносимой течениями 4-х океанов (табл. 4).

Таблица 4. Количество воды, переносимое течениями

Океан	Площадь Млн. км2	Объем Млн. км3	Годовой расход переносимых водных масс Млн. км3 ( Корт )	Интенсивность водообмена ( число лет )
Тихий			6,56
Атлантический			7,30
Индийский			7,40
Северно-Ледовитый			0,44

Эти данные характеризуют интенсивность внутреннего океанического водообмена под влиянием течений. По прежним представлениям, интенсивность перемещения океанических вод под влиянием течений была гораздо меньше (потому что о них было мало известно). В последнее время стало известно и о противотечениях, движущихся в направлении, обратном пассатным течениям (эти течения проходят на глубине нескольких сотен метров, ширина их около 300 метров). Противотечения изучены еще недостаточно и количество переносимых ими водных масс преуменьшено.

Океаническим течениям принадлежит и климатообразующая роль, поэтому их влияние на круговорот сказывается в основном через климат. Течения переносят на три порядка воды больше, чем все реки мира, а обусловленный ими водообмен в 50 раз интенсивнее водообмена, вызванного атмосферными осадками, выпадающими на поверхность океана, и испарения. Поэтому внутренний океанический водообмен интенсивнее внешнего, обусловленного круговоротом пресной воды.

Литогенное звено.

Литогенное звено - другими словами, участие подземных вод в круговороте воды - весьма разнообразно. Глубинные подземные воды, главным образом рассолы, слабо связаны - с верхними слоями подземных вод и с другими звеньями круговорота воды. Накопление воды под землей в некоторых областях происходило в течение многих миллионов лет. Медленно просачиваясь в глубь и пополняясь за счет дегазации мантии (на глубине-1-2 км) образовались огромные скопления воды. Их участие в круговороте слабо выражено. Глубинные воды весьма стабильны по объему: он меняется очень незначительно в течение коротких периодов времени. Они обычно сильно минерализованы, вплоть до крепких рассолов, что и служит главным признаком слабого обмена. Пресные подземные воды залегают преимущественно в зоне активного водообмена, в верхней части земной коры, дренируемой реками, озерами и морями. Именно благодаря интенсивному водообмену, частой конденсации, эти воды слабо минерализованы, и, практически пресны.

Благодаря явлению естественного дренажа подземных вод, одно из звеньев круговорота приобретает регулирующие свойства - реки получают устойчивое питание. Без этого явления вода в реках появлялась бы только во время дождей или снеготаяния, а в остальное время реки пересыхали бы. С таким режимом реки распространены в сухих степях и пустынях (Казахстан).

Подземные воды, т. е. часть их, которая ежегодно возобновляется в процессе круговорота, определяется на основании расчетов водного баланса. Их пока не удалось оценить на основании гидрогеологических исследований. Буровые скважины, вскрывающие пласты подземных вод, определение их скорости движения, не дают ответа на вопрос об их количестве, участвующем в круговороте. В некоторых случаях это возможно лишь в результате многолетней эксплуатации.

Подземный сток составляет наиболее устойчивую часть речного стока. Для оценки подземной составляющей речного стока существует специальный метод. Он основан на анализе систематических наблюдений над речным стоком. Он не очень точен, но надежен.

Существует еще некоторое количество подземных вод, движущихся ниже речного дренажа или стекающих с междуречных участков, выливающихся непосредственно в океан. Эта часть подземного звена круговорота воды изучена еще слабо, но предполагается, что количество подземных вод, попадающих с суши в моря, минуя реки, невелико в сравнении с объемом вод, дренируемых реками. Об этом можно судить по режиму подземных вод морских побережий. (В Голландии пресные подземные воды приурочены к местам распространения прибрежных дюн). Они подперты солеными подземными водами, проникшими на материк со стороны моря. Усиление эксплуатации пресных подземных вод приводит к подтоку к колодцам соленой воды морского происхождения. Использование подземных вод материкового происхождения прекращает их попадания в моря и замещается профильтровавшейся в сторону суши морской водой.

Суммарный приток воды в Каспий-300 км³. 5 км³ (< 2 %) - подземные воды, попадающие в море, минуя реки (по другим данным 1,4 км³ ~ 0,5 %). Однако общий объем подземных вод после дренажа реками, впадающими в Каспийское море, составляет около 120 км³ (40 %) общего притока воды в море. Остальные 5,8 % - поверхностные (паводочные) воды.

Распределение подземных вод по территории и интенсивность их возобновления связано с геологическим строением и географической зональностью. Оба эти фактора тесно переплетаются и не всегда возможно разделить их влияние. Раньше все явления режима связывались с геологическим строением. Теперь установлено, что комплекс компонентов природы (климат, почвенный покров, рельеф, растительность) оказывают существенное влияние на формирование речного стока.

Геологическое строение заметно влияет на местный круговорот воды и на водный баланс. Большое влияние оказывает карст. В закарстованных районах горные породы (известняки или гипсы) интенсивно выщелачиваются, в результате чего образуются пустоты, подземные туннели, пещеры, в которых свободно циркулирует вода, просочившаяся с поверхности. В таких условиях вода легко проникает вглубь, меньше задерживается в верхних слоях горных пород, и, тем самым, лучше сохраняется от испарения. Карстовые явления благоприятствуют усилению питания подземных вод и их дренажу реками.

Аналогичное явление на водный баланс и литогенное звено оказывают вулканические туфы (Армянское нагорье, сложенное такими туфами, отличается почти полным отсутствием поверхностного стока, так как при выпадении осадков и снеготаянии вся вода просачивается внутрь и питает подземные воды).

Подобное влияние геологических факторов в формировании водного баланса чаще всего распространяется на сравнительно небольшой площади.

Почвенное звено.

К литогенному звену относится и почвенное, так как почвенная вода связана с самой верхней частью земной коры. Вместе с тем имеются все основания для выделения почвенных вод в особое звено круговорота. Почвенная влага отличается от подземных вод некоторыми особенностями. Почвенная влага связана с биологическими процессами в большей мере, чем подземные воды.

Подземные воды – это не только минеральная масса, но и большое количество гумуса. Почвенная влага в большей мере, чем подземные воды, связана с характером погоды. Во время дождей или снеготаяния происходит инфильтрация, обогащающая почву влагой, но в сухое время она быстро расходуется на испарение. Именно поэтому на основной части суши содержание влаги неустойчиво.

Почвенная влага расходуется и на транспирацию, которая представляет собой важный процесс жизнедеятельности, причём корни растений поглощают влагу с той глубины, на которую они распространяются.

Испарение с суши нельзя рассматривать как бесполезный процесс. Он играет большую роль в круговороте воды, так как обогащает атмосферу влагой. С этой точки зрения и испарению с поверхности океана принадлежит весьма важное значение в процессах водообмена. Когда почвенной влаги недостаточно, а других компонентов плодородия и тепловых ресурсов достаточно, применяется искусственное орошение, чтобы обеспечить влагой с/х культуры.

Почвенной влагой питаются и подземные воды. Просачивание вглубь – второй источник расходов ресурсов почвенной влаги. Питание подземных вод очень интенсивно происходит в местах большого увлажнения почвы, особенно в лесах, где почвенный покров сильно разрыхлён корневой системой растений, и поэтому обладает большими инфильтрационными и водопроводящими свойствами. Обильно питаются подземные воды на участках под реками, озёрами, водохранилищами. Такие места, где почвенная влага проникает вглубь, питая подземные, почвовед и гидролог Высоцкий назвал потускулами. В засушливых районах потускулов немного и расход воды через них невелик, поэтому возобновимые запасы подземных вод в таких условиях меньше, чем в хорошо увлажнённых, где потускулы занимают значительные пространства и обладают большой водопропускающей способностью.

Хотя единовременный запас почвенной влаги невелик, но она быстро сменяется и, как мы видели, играет большую роль в круговороте воды, в биогенных процессах и в хозяйственной жизни. Почвенное звено так же оказывает большое влияние на водоносность и водный режим рек. Т.о. почва – своего рода посредник между климатом, метеорологическими факторами, с одной стороны, и явлениями гидрологического режима - с другой. Изменчивость водного баланса зависит от некоторых водно-физических свойств почвы - инфильтрационной и водоудерживающей.

Рассмотрим схемы влияния инфильтрационных и водоудерживающих свойств на элементы водного баланса (рис.5).

Рис.5. Теоретические схемы влияния почвы на элементы водного баланса территории

Р — осадки, R— полный речной сток, U— подземный сток в реки, S — поверхностный сток, W— валовое увлажнение территории, Е — испарение

Водно-физические свойства почвенного покрова подвергаются преобразованиям в результате с/х обработки, путём посадок леса, осушением заболоченных земель, урбанизацией, промышленным строительством.

Угодья и механический состав характеризуют водно-физические свойства почвенного покрова. Почвы на лугах обладают худшей инфильтрационной способностью, чем на пашне, и особенно отличаются от свойств лесных почв, способных впитывать огромное количество воды. Существенно различается структура водного баланса леса и поля, но особенно структура стока: на лугу преобладает поверхностный сток, а в лесу он мал. Суммарное испарение в лесу больше, но особенно велики различия в структуре: в лесу велики транспирация и расход осадков на испарение с полога леса. Благодаря малым потерям на поверхностный сток в лесу валовое увлажнение почвы больше.

Основная особенность лесных почв - чрезвычайно высокая инфильтрационная способность, если она не нарушена хозяйственной деятельностью. Однако, водоудерживающая способность леса небеспредельна, поэтому значительная часть воды, поглощённой почвой, расходуется на питание подземных вод. В лесу количество воды, впитываемой почвой благодаря корневой системе, способствует оструктуриванию почвы. В этом заключается основное водоохранное свойство леса.

Высокопродуктивные леса обладают значительной транспирационной способностью, поэтому расход воды на испарение с территории, занятой лесом, часто больше, чем с безлесной площади. Такая способность леса часто рассматривалась как отрицательное свойство. Предлагалось уничтожить леса, чтобы увеличить речной сток. Дискуссия закончилась в пользу леса. С 1936 г. в СССР был подписан закон о водоохранных лесах. Основное гидрологическое значение леса - его водорегулирующее свойство. В лесу поверхностный сток почти отсутствуют (3% годовых осадков), а на лугу повышается до 38%. Почвенный и подземный сток в лесу составляет 42% осадков, а в поле – 18%. Т.о. леса усиливают литогенное звено круговорота воды.

Практические исследования показывает, что регулярные рубки леса в пределах его прироста и при соблюдении правил не противопоказаны водорегулирующим свойствам. Но важно при этом сохранить высокие инфильтрационные свойства лесных почв. Территории, где лес активно вырубается, утрачивает свои инфильтрационные свойства, на их восстановление требуется 8-12 лет. Почва играет роль посредника между климатом и водным балансом, в т.ч. речным и подземным стоком. Ни одно явление баланса не минует почву.

Речное звено

Речное звено круговорота изучено лучше других. Человек издавна селился вдоль рек, продвигался по рекам в неведомые страны, пил речную воду, ел рыбу, затем стал использовать речную воду для орошения, а потом – в качестве источника энергии.

Древние культуры многих народов неразрывно связаны с реками: египетская – с Нилом, ассирийская и вавилонская – с Евфратом и Тигром, индийская с реками Инд и Ганг. Люди зависели от режима рек – страдали от наводнений и использовали разливы для орошения полей. Уже в XX веке до нашей эры в Древнем Египте проводились наблюдения над уровнями воды Нила.

Роль рек в процессе круговорота заключается в возвращении океану той части воды, которая переносится в виде пара атмосферой с океана на сушу. По этой причине с океана испаряется в целом воды больше, чем выпадает в виде осадков на величину, соответствующую годовому стоку всех рек в океан. В то же время с суши испаряется в целом воды меньше, чем выпадает атмосферных осадков.

Все источники питания рек делятся на две группы: поверхностные и подземные. Поверхностный сток может быть разного происхождения – от таянья снегов – снеговой сток, до дождей – дождевой. В особую группу выделяют сток от таяния высокогорных снегов и ледников. Различие в равнинном и высокогорном снеговом стоке в том, что первый наблюдается весной, а второй – летом. На окраинах ледниковых щитов Гренландии и Антарктиды образуются своеобразные реки, текущие среди ледяного поля в руслах изо льда. Они появляются в период короткого полярного лета. Эти реки образуются из года в год в одних и тех же руслах и носят, следовательно, постоянный характер, подобный рекам сухих степей, полупустынь и пустынь.

Все виды поверхностного стока образуют на реках паводки, продолжительность которых меняется в значительных пределах. На больших реках (Волга, Обь) весенние половодья снегового происхождения 3-4 месяца. Продолжительные паводки образуются в результате неодновременного начала таянья в различных частях бассейна: на юге – раньше и позже – на севере. Продолжительные паводки образуется и на горных реках. На них паводки растягиваются, т. к. таяние снежного покрова охватывает низкогорные части бассейна, затем распространяется на более высокие и во второй половине лета происходит таяние снегов и ледников. Продолжительные паводки характерны и для тропических рек экваториальных областей, где большая часть года - дождливый период. На Амазонке и Конго не успевает закончиться один паводок, как начинается другой и паводковый режим длится большую часть года.

С точки зрения интересов человека поверхностный сток с территории полей, лугов, лесов больше отрицательное явление, чем положительное. Во-первых, он источник безвозвратных потерь воды для с/х полей, что ощутимо в районах недостаточного увлажнения. Во-вторых, в процессе стекания воды по поверхности происходит смыв почвы, образуются овраги и промоины, в горах возникают сели. В-третьих, поверхностный сток образует паводки, вызывающие разливы рек и наводнения, нанося большой ущерб хозяйству. И, в-четвертых, паводочный сток для большой части хозяйственных потребностей, нельзя использовать без предварительного регулирования с помощью водохранилищ или мелиоративных сооружений. Исключение - летнее половодье снего-ледникового происхождения, когда вода используется для орошения засушливых районов, прилегающих к горным. Это время совпадает с периодом вегетации, когда требуется наибольшее количество воды для орошения (Средняя и Центральная Азия, западные штаты США).

Чрезвычайно важная черта речного звена круговорота - это то, что оно не ограничивается переносом чистой воды, а в процессе своего движения растворяет горные породы, почву и обогащается растворенными ионами. Механическая работа воды служит причиной эрозии, в результате чего обогащается наносами. Таким образом, в процессе круговорота происходит и перенос с суши в океан продуктов химической и механической денудации. Таким образом, речное звено - это и рельефообразующий фактор.

Озерное звено круговорота.

Озерное звено круговорота неразрывно связано с речным. Озер, несвязанных с реками, очень мало: они либо проточны, либо в них впадают реки.

Для озер, как одного из звеньев круговорота воды характерно испарение, которое с поверхности озер больше, чем с окружающей их суши. Например, с Каспийского моря (озера) ежегодно испаряется почти метровый слой воды.

Атмосфера ежегодно получает 500-600 км³ воды дополнительно за счет испарения с озер, но в сравнении с общим количеством воды, расходуемой на испарение, эта добавка весьма незначительна.

Главная роль проточных озер в круговороте воды - регулирование речного стока, его выравнивание во времени. Например: река Нева, сток которой хорошо зарегулирован целой системой озер, в том числе Ладожским и Онежским. Ангара зарегулирована озером Байкал.

Водорегулирующее значение имеют и искусственные озера - водохранилища. В бывшем СССР создано 150 больших водохранилищ, что увеличило ресурсы стока страны примерно на 30%.

Процесс регулирования увеличил ресурсы пресных вод, наиболее доступных для использования. Вместе с тем регулирование позволяет уменьшить паводки и уменьшить ущерб вызываемый ими.

Озера и водохранилища представляют собой более или менее замкнутые экосистемы, в которых протекают механические (течения, волнения, наносы), физические (термические, ледовые явления), химические и биологические процессы. В высокогорных частях эти процессы приближаются к условиям рек, но большие озера, со слабой проточностью (Байкал, Виктория, Мичиган), отличаются своеобразием экосистем. Такие экосистемы чутко реагируют на любые хозяйственные воздействия и органические загрязнения.

Биологическое звено круговорота.

Это звено сложно и многообразно. Организм человека на 3/4 состоит из воды. В масштабе круговорота воды на Земле это немного. Гораздо больше воды требуется людям для питья. Нормы питьевой воды в сутки в различных государствах различны: СССР - 3-4 литра, США - 1-2 литра, Франция - 2,5-3 литра. Последнее наиболее реально. Если принять эту норму, то на удовлетворение физиологической потребности одного человека расходуется примерно 1м³ воды в год, а на человечество примерно 3,5м³. Больше воды потребляется домашними животными. Почти вся вода, потребляемая людьми и животными, испаряется и возвращается в общий круговорот воды. К биологическому звену круговорота относятся и водные животные, для которых моря и океаны, озера и реки - среда существования. Важнейший биологический процесс – фотосинтез - происходит при участии воды (из СО₂ и Н₂О растения синтезируют крахмал, белки, жиры, которые служат пищей для людей и животных). Обогащение кислородом атмосферы происходит не только за счет растительности суши, но и за счет океанического фитопланктона. Если бы ни этот процесс, дыхание людей, животных, сжигание топлива постепенно привели бы к обеднению воздуха кислородом и насыщению углеродом. Органическая жизнь в таких условиях была бы невозможна. Даже при наличии фотосинтеза за последние 50 лет содержание углерода в воздухе удвоилось.

К биологическим процессам, наиболее ощутимым в круговороте воды, относится транспирация. При поглощении почвенной влаги корнями растений с водой поступают растворенные минеральные соли и органические вещества. Жизнедеятельность растений, прирост растительной массы, урожай зависят от поступления воды. Транспирация важна и для регулирования температуры растений. Если бы не транспирация растения погибали бы от перегрева. Благодаря потерям тепла, происходящим при испарении воды, температура растений понижается. в каких-то пределах это регулируется и самим растением - в жаркую погоду устьица листьев, раскрываясь сильнее, что способствует усилению испарения и понижению температуры, при более низкой температуре - слабее. Таким образом, транспирация является не только физическим, но и важным физиологическим процессом.

Количество воды, транспирируемой самими растениями, колеблется в широких пределах. В засушливых районах распространены ксерофильны