Круговорот воды в природе, или гидрологический цикл — это непрерывное движение воды между океанами, атмосферой, сушей и живыми организмами. В статье вы узнаете, как был открыт этот феномен, какие виды круговоротов существуют, и какие процессы их формируют.
Главное о круговороте воды в природе
Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) — это непрерывный процесс перемещения воды между океанами, атмосферой и сушей, движимый солнечной энергией и гравитацией.
Существует два вида циклов. Большой круговорот воды — глобальный цикл с переносом влаги из океанов на континенты и обратно. Малый — локальный обмен водой в пределах одного региона (например, в тропических лесах).
Основные этапы цикла включают испарение, транспирацию растений, конденсацию пара в облака, выпадение осадков, а также поверхностный и подземный сток.
Круговорот воды поддерживает жизнь на Земле: обеспечивает пресной водой, регулирует климат и очищает природные ресурсы.
Деятельность человека (вырубка лесов, загрязнение, глобальное потепление) нарушает баланс цикла, но незначительно.
Что такое круговорот воды в природе и в чем его причины
Круговорот воды — это циклический процесс, при котором вода переходит из одного агрегатного состояния в другое и перемещается между оболочками Земли: гидросферой, атмосферой, литосферой и биосферой.
Перечислим основные причины его возникновения.
Солнечная энергия нагревает воду, вызывая испарение воды с поверхности озер, рек, морей, океанов, суши; кроме того, влагу выделяют растения.
Пар легче воздуха и поднимается в верхние слои тропосферы, где существенно холоднее, также там более высокое давление.
Разница температур и давления формирует облака и осадки (пар превращается в дождь или снег в зависимости от температуры), которые проливаются на землю и наполняют водоемы.
Сила тяжести обеспечивает сток воды обратно в океаны и подземные источники, которые в дальнейшем вливаются в реки и другие водоемы.
Без этого цикла Земля превратилась бы в безжизненную пустыню: реки бы пересохли, а климат стал бы экстремальным.
Кто открыл круговорот воды в природе
Идея о циклическом движении воды высказывалась еще в античности. Аристотель предполагал, что реки питаются подземными источниками, а испарения с океанов возвращаются в виде дождя. Однако научное обоснование круговорота появилось лишь в XVII веке.
Итальянский художник, ученый и изобретатель Леонардо да Винчи (1452—1519) в своих дневниках описал цикл круговорота воды как «кровь Земли».
Французский гидролог Пьер Перро (1611—1680) доказал, что осадки достаточны для наполнения рек.
Английский астроном и геофизик Эдмунд Галлей (1656—1742) рассчитал скорость испарения с поверхности морей.
Окончательно теория сформировалась к XIX веку, когда ученые объединили данные об испарении, конденсации и подземных водах.
Виды мировых круговоротов воды
Гидрологический цикл делится на два типа, различающихся масштабом и продолжительностью.
Большой круговорот воды
Охватывает весь земной шар. Вода испаряется с поверхности океанов, переносится ветрами на сушу, выпадает в виде осадков и возвращается в океаны через реки и подземные потоки. Этот процесс регулирует глобальный климат.
Малый круговорот воды
Происходит локально: влага испаряется с поверхности суши или океана и почти сразу возвращается в виде дождя или снега. Например, в экваториальных лесах Амазонии до 50% осадков образуется за счет местного испарения.
«В реках процесс обновления воды в результате круговорота происходит быстрее всего. Ведь они обладают течением и, как наши сосуды, доставляющие кровь к клеткам, наиболее активны. Так что вода в реках обновляется за 15-20 лет. В подземных водах процесс может занять тысячелетия», — рассказал Павел Красновид, учитель географии в Гимназии имени Подольских курсантов.
Какие процессы участвуют в мировом круговороте воды
Гидрологический цикл включает несколько взаимосвязанных этапов.
1. Испарение — переход воды в пар под действием солнца.
2. Транспирация — выделение влаги растениями.
3. Конденсация — образование облаков из водяного пара.
4. Осадки — выпадение дождя, снега или града.
5. Инфильтрация — просачивание воды в почву и грунтовые воды.
6. Поверхностный и подземный сток — движение воды обратно в океаны.
Как происходит круговорот воды в природе
Цикл можно представить в виде последовательности этапов.
1. Солнце нагревает воду в океанах, озерах и почве.
2. Водяной пар поднимается в атмосферу.
3. В холодных слоях воздуха пар конденсируется в облака.
4. Ветры переносят облака над сушей.
5. Осадки выпадают на поверхность.
6. Вода впитывается в почву, питает реки или испаряется снова.
7. Реки и подземные воды возвращают влагу в океаны.
Значение мирового круговорота воды для жизни на Земле
Значение этого процесса для жизни на Земле колоссально, так как он обеспечивает ключевые условия для существования экосистем, климата и человеческой цивилизации.
1. Обеспечение живых организмов пресной водой
Большая часть воды на Земле (97%) — соленая, непригодная для питья, сельского хозяйства и многих промышленных процессов.
Круговорот воды «опресняет» ее естественным путем при испарении.
Без этого процесса жизнь на суше была бы невозможна, так как растения, животные и люди зависят от доступности пресной воды.
2. Регуляция климата
Водный цикл играет роль «термостата» планеты.
Испарение охлаждает поверхность Земли.
Водяной пар — важный парниковый газ, он удерживает тепло и предотвращает резкие перепады температур.
Облака отражают солнечную радиацию (альбедо), снижая нагрев поверхности.
Океанические течения, такие как Гольфстрим, переносят тепло из тропиков в полярные регионы, смягчая климат.
3. Поддержание экосистем
Леса (особенно тропические) генерируют значительную часть осадков за счет транспирации.
Водно-болотные угодья фильтруют воду, очищая ее от загрязнений, и служат домом для тысяч видов.
Реки и озера обеспечивают среду обитания для рыб, земноводных и микроорганизмов. Почвенная влага поддерживает рост растений, которые, в свою очередь, производят кислород и поглощают CO₂.
Даже в пустынях редкие осадки запускают кратковременные, но важные процессы жизни — например, цветение кактусов.
4. Формирование почвы и сельское хозяйство
Эрозия под действием дождей и рек разрушает горные породы, создавая плодородные почвы.
Осадки питают грунтовые воды, необходимые для орошения сельхозугодий.
Без регулярного увлажнения невозможно выращивание культурных растений — основы продовольственной безопасности.
5. Перенос питательных веществ
Вода — универсальный растворитель. Она вымывает минералы из горных пород и переносит их в океаны, обогащая морскую экосистему.
Реки доставляют органические вещества (например, листья, останки животных) в прибрежные зоны, поддерживая пищевые цепи.
Дождевая вода насыщает почву азотом и другими элементами, необходимыми для роста растений.
6. Баланс между геосферами
Круговорот связывает все оболочки Земли:
гидросферу (океаны, реки, ледники);
атмосферу (облака, влажность);
литосферу (грунтовые воды, почва);
биосферу (живые организмы).
Нарушение баланса ведет к катастрофам: опустыниванию, исчезновению видов, нехватке воды.
7. Роль в жизни человека
Без пресной воды невозможно само существование людей, функционирование наших организмов.
Вода необходима для выращивания сельхозкультур, разведения животных и птиц, работы промышленных предприятий.
Кроме того, реки и моря нужны нам для перемещения по планете и транспортировке различных грузов.
Также ГЭС используют движение воды для генерации электроэнергии.
Роль человека в мировом круговороте воды
Деятельность людей нарушает естественный цикл:
вырубка лесов снижает уровень испарения и осадков;
загрязнение воды токсичными отходами делает ее непригодной для использования;
глобальное потепление ускоряет испарение и меняет режим осадков;
строительство плотин и осушение болот нарушают сток воды обратно в океан.
Однако, по словам Павла Красновида, воздействие человека на круговорот воды не так уж значительно.
«Да, вырубка лесов, распашка полей изменяет локально уровень испарения с территорий, но разве это можно сравнить с объемами испарения влаги с поверхности Мирового океана? Конечно, нет. Выбросы в атмосферу приводят иногда к дополнительным осадкам, когда пылеватые частицы становятся зернами конденсации и осаждения влаги. Но это также касается исключительно отдельных регионов, где развиты цементное производство или металлургия. Последняя опасна тем, что оксиды серы и азота, выброшенные в атмосферу, приводят к образованию кислотных дождей.
К тому же, создавая водохранилища с большим зеркалом в условиях теплого или засушливого климата, люди, наоборот, увеличивают объемы испарения. Таким образом, влияние антропогенного фактора на круговорот воды, по моему мнению, несколько завышено», — считает учитель географии.
Мнение эксперта об ускорении круговорота воды в природе
Как добавляет Павел Красновид, до сих пор и отечественные, и зарубежные ученые ломают копья относительно глобального потепления климата и влияния человека на активизацию этого процесса. И если наблюдаемое в последние десятилетия увеличение температуры воздуха сомнений не вызывает, то роль человека как основополагающего фактора многими географами и климатологами оспаривается.
«В результате глобального потепления происходит активизация испарения с поверхности Мирового океана, что приводит к выпадению более обильных осадков, таким образом происходит ускорение глобального круговорота воды. На мгновение может показаться, что это положительно скажется на экосистемах суши — многие территории Земли, испытывающие жажду (прежде всего — тропическая Африка, Ближний Восток и Австралия), наконец, напьются воды. Отнюдь, это не так. Ускорение круговорота воды и увеличение количества осадков не предполагают и не гарантируют их пространственного перераспределения. Зачастую это приводит к еще более значительным проблемам: районы, получающие достаточно влаги, начинают получать ее еще больше, возможно, и с катастрофическим характером выпадения (штормы, тайфуны), а районы с засушливым климатом становятся еще более жаркими и сухими», — отмечает эксперт.
