36. Антропогенные изменения в геосферах. Гидросфера.

Гидросфера – водная оболочка Земли, представляющая совокупность всех водных объектов планеты: океанов, морей, рек, озер, болот, ледников, снежного покрова, подземных вод. В состав гидросферы также входит вода в атмосфере, почвенная влага и вода живых организмов. В гидросфере представлены основные фазовые состояния воды – жидкое, твердое и газообразное. Это сплошная оболочка Земли, хотя иногда и невидимая, в случае когда она представлена только водяным паром или почвенной влагой.

Пространственно гидросфера фактически совпадает с экосферой. Гидросфера проникает во все другие геосферы и играет важнейшую роль в глобальных процессах обмена веществом и энергией. Вода в природе принимает участие, часто решающее, во многих разнообразных природных процессах и, в соответствии с особенностями того или иного процесса, отличается весьма различной подвижностью.

Океаны и моря покрывают 71% общей площади Земли, а вместе с водными объектами суши (ледники, озера, водохранилища, болота и др.) общая покрытость Земли водой составляет почти 3/4. Это обстоятельство, вследствие высокой теплоемкости воды и значительной энергии ее фазовых переходов, имеет огромное значение для теплового и водного режима нашей планеты, а потому является решающим в формировании почв и растительности и, следовательно, всего облика Земли.

В Мировом океане содержится 96,4% общего объема гидросферы. Эта огромная масса состоит из двух слоев: верхнего, относительно теплого, и основного, холодного, с температурами 4°С и ниже. Океан играет важнейшую и весьма неоднозначную роль терморегулятора экосферы.

На суше основную массу воды содержат ледники (1,86% от общих запасов и 70,3% от запасов пресных вод), существенно влияющие, благодаря их высокой отражательной способности (альбедо), на формирование глобального теплового баланса атмосферы и поверхности Земли. Общий объем подземных вод составляет 1,68% гидросферы. Из них примерно половина – пресные воды.

Из весьма большого общего объема вод гидросферы (1338 млн. куб. км), пресных вод – всего лишь 2,64%.

Мировой океан, ледники и подземные воды, то есть водные объекты замедленного водообмена, содержат 99,94% всей воды гидросферы. Реки – важнейший компонент гидросферы, отличающийся высокой скоростью водообмена. Суммарный объем воды в реках мира всего лишь 0,0002% от общих запасов воды и 0,005% от запасов пресных вод. Если распределить речную влагу, единовременно находящуюся в руслах рек мира, равномерно по всей неледниковой поверхности суши, то средний слой составит лишь 13 мм. Однако роль именно этой, "быстрой" влаги в функционировании экосферы и отдельных ее частей столь велика, что ее невозможно переоценить. Кроме того, именно эта вода – один из основных природных ресурсов, используемых человечеством, отличающийся к тому же высокой скоростью возобновления.

Многие острые геоэкологические проблемы связаны с водными проблемами. Ухудшение состояния антропогенно трансформированных естественных и сельскохозяйственных систем является или следствием изменившегося водного режима (часто в результате деятельности человека), или, наоборот, антропогенные изменения систем ведут к изменениям таких важных гидрологических характеристик как водоудерживающая способность почв, перехват осадков растительностью, инфильтрационная способность почв и др., с соответствующими изменениями гидрологического режима. Подобным образом, наводнения и засухи это больше чем избыток или дефицит воды. Их более частая повторяемость может быть результатом нарушения состояния речной системы.

Водные проблемы зачастую многокомпонентны. В процессе их использования возникают взаимосвязанные проблемы их дефицита, недостаточно приемлемого их качества, ущерба от наводнений и неблагоприятных изменений других компонентов окружающей среды. Водные ресурсы и их использование являются центральной проблемой развития аридных и семиаридных территорий, играя также очень важную роль во всех других, более богатых водой областях. Стратегия решения водных проблем заключается в таком управлении бассейном, которое бы обеспечивало экономическое развитие без ухудшения водных и связанных с ними других природных ресурсов.

Одним из показателей состояния водных и связанных с ними геоэкологических проблем в той или иной стране является количество водных ресурсов на каждого жителя. Для стран с преимущественно транзитным стоком (как Египет или Судан) или для крупных стран с разнообразными региональными условиями формирования стока (как Россия или Китай) этот показатель нерепрезентативен. Однако для всей совокупности стран мира он полезен для сравнительной оценки ситуации с водными ресурсами.

Водообеспеченность изменяется от страны к стране на несколько порядков (от 328000 куб. м/чел. в год для Габона до практически нуля в странах Персидского залива). Уровень 500 куб. м на человека в год и менее является чрезвычайно низким, даже пороговым для национального устойчивого развития. Примерно таким количеством водных ресурсов (370 куб. м/чел) располагает Израиль, являя пример весьма эффективного использования водных ресурсов, в том числе на орошение. Уровень 1000 куб. м на человека обычно принимается в качестве критического, указывающего на то, что страна находится в состоянии острого дефицита водных ресурсов.

В настоящее время 15 стран (из 145, по которым были данные) с населением 110 млн. чел. располагают менее чем 500 куб. м на чел. Весьма низкий уровень водных ресурсов (500–1000 куб. м на чел.) характерен еще для 12 стран с населением 120 млн. чел. Для этих 27 стран дефицит водных ресурсов определяет существование их населения, это вопрос жизни и смерти и причина важнейших стратегических решений правительств. Еще 58 стран с населением 3,4 млрд. чел. живут в условиях малого количества водных ресурсов (1000–5000 куб. м/чел.). Всего к 1990 г 85 стран с 70% населения мира стояли перед проблемами дефицита водных ресурсов (табл. 8). Это в основном развивающиеся страны, где недостаток водных ресурсов является важным, если не важнейшим, препятствием их социального и экономического развития.

Другой показатель степени напряженности с обеспечением водными ресурсами – это доля используемой воды по отношению к имеющимся ресурсам.

Поскольку численность населения мира будет увеличиваться, а объем имеющихся водных ресурсов останется постоянным, ситуация дефицита водных ресурсов будет и далее ухудшаться, вызывая дальнейшее углубление противоречий, связанных с использованием водных ресурсов, как на международном, так и на национальном

Регулирование речного стока

Когда на какой-либо территории потребность в воде начинает превосходить величину устойчивого речного стока, и другие источники водных ресурсов (в первую очередь, подземные воды) отсутствуют или почему-либо не могут быть использованы, возникает необходимость в регулировании речного стока, то есть в строительстве плотин и, соответственно, создании водохранилищ. Создание плотин и водохранилищ – важнейший способ увеличения объема возобновимых водных ресурсов.

Водохранилища, в том числе крупнейшие, располагаются в России преимущественно на равнине. Это означает, что потери земли, причем самой ценной для сельского хозяйства, на поймах и террасах рек, в особенности велики. Помимо потери сельскохозяйственных земель, водохранилища в России принесли с собой ряд других проблем. Среди них такие как переселение людей и нарушение сложившихся традиций ведения хозяйства, ухудшение качества воды, неустойчивый, и потому неблагоприятный гидрологический режим в нижнем бьефе плотин, перехват стока биогенных элементов (фосфора и азота) и, соответственно, снижение биологической продуктивности морей, подъем уровня грунтовых вод с сопутствующими изменениями продуктивности природных и антропогенных ландшафтов, ухудшение условий для рыбного хозяйства и др.

В экономически развитых районах мира плотины задерживают загрязняющие вещества, переносимые рекой, переводя их в донные отложения.

Плотины с сопутствующими сооружениями (водохранилищами, ирригационными системами, гидроэлектростанциями, шлюзами и пр.) составляют важную часть стратегии развивающихся стран. В тропических условиях регулирование стока приносит дополнительные проблемы по сравнению со странами с умеренным климатом, поскольку режим водохранилищ и их воздействие на окружающую среду в сильной степени зависят от природных условий. Как только в тропическом районе возникает новое водохранилище, уровень заболеваний и смертности резко повышается: качество воды в водохранилище обычно хуже, вследствие замедленного водообмена, увеличения водной биомассы и пр. по сравнению с речной водой, что приводит к значительному росту заболеваний. Переносчики многих болезней, таких как малярия или шистосоматоз, находят для себя лучшие, чем раньше, условия существования, что приводит к резкому увеличению заболеваний.

Переброски речного стока

На определенной стадии развития водного хозяйства некоторой территории, когда не только устойчивая часть речного стока и доступная часть ресурсов подземных вод, но и дополнительный ресурс, получаемый вследствие регулирования стока приближаются к экономически и экологически рациональному пределу, возникает интерес к осуществлению проектов передачи ("переброски") части речного стока из водообеспеченного в вододефицитный регион.

Кислотные осадки оказывают разрушительное воздействие на пресноводные экосистемы. Антропогенная эвтрофикация – второе после закисления бедствие водоемов суши и некоторых акваторий морей. Главная причина – поступление в водоемы вместе с загрязняющими веществами большого количества элементов питания для продуцентов. Источники – смыв удобрений с полей, поступление с животноводческих комплексов, сточные воды населенных пунктов. Начинают быстро размножаться водные растения, при отмирании они поступают на дно водоема, разлагаются, поглощая весь О₂, содержащийся в придонном слое воды. Этот процесс приводит к исчезновению многих групп организмов, не приспособленных к недостатку О₂. (остальное в вопросе 50)