Головна
ГоловнаЕкологіяЗагальна екологія → 
« Попередня Наступна »
Воронков Н. А.. Екологія загальна, соціальна, прикладна: Підручник для студентів вищих навчальних закладів. Посібник для вчителів. - М.: Лгар. - 424 с., 1999 - перейти до змісту підручника

VII.!. Вода як речовина, ресурс і умова життя

Усі води Землі єдині. Вони, поряд з атмосферою і літосферою, об'єднуються в самостійну сферу - гідросферу, яка характеризується відмітними особливостями. Тільки вона виступає як самостійна середу життя (поряд з наземно-повітряної, грунтової, організменной) і в той же час пронизує інші сфери (атмосферу, літосферу) і середовища життя.

Вода - неодмінна умова і фактор життя, і саме на неї впливає людина в небачених масштабах.

Мета даної глави - познайомитися з водою як унікальним речовиною і ресурсом, а також з проблемами, які все частіше визначаються термінами «водний дефіцит» , «водний голод», «виснаження і забруднення водних ресурсів» і їм подібними. Істотна увага при цьому приділяється причин, екологічним наслідкам і можливим шляхам вирішення екологічних проблем.

Роль води для природних процесів і життя людей настільки масштабна, різноманітна і специфічна, що спроби її визначити викликають нерідко певний емоційний настрій, змушуючи відступити від простого перерахування властивостей і характеристик.

Збереглося одне з давньогрецьких висловів, згідно з яким «Найкраще (у природі - Н. В.) - це вода: краще, ніж Олімпійські ігри, краще, ніж золото ».

Властивості води. В. І. Вернадському належить вислів:« Вода стоїть осібно в історії нашої планети. Картина видимої природи визначається водою. Ні природного тіла, яке Мопю б зрівнятися з нею за впливом на хід самих основних, найграндіозніших геологічних процесів ». Подібну роль В. І. Вернадський відводив тільки живим організмам.

Назвемо основні унікальні властивості води, що зумовлюють її вплив на найважливіші процеси в біосфері. До таких властивостей відносяться:

- невичерпність як речовини і природного ресурсу; якщо всі інші ресурси землі унічтожаеми або рассєїваємость, то вода як

185

б вислизає від цього, приймаючи різні форми або стану: крім рідкої - тверду і газоподібну. Це єдина речовина і ресурс такого типу;

- властиве тільки їй розширення при затвердінні (замерзанні) і зменшення об'єму при плаванні (перехід в рідкий стан);

- максимальна щільність при температурі +4 ° С і пов'язані з цим вельми важливі властивості для природних і біологічних процесів, наприклад виключення глибокого промерзання водойм;

- висока здатність поглинати тепло (теплоємність) і значна теплопровідність;

- здатність відносно легко переходити в газоподібний стан (випаровуватися) не тільки при позитивних, але н прн негативних температурах. В останньому випадку випаровування відбувається минаючи рідку фазу - з твердої (льоду, снігу) відразу в пароподібну. Таке явище носить назву - сублімація;

- поглинання тепла при випаровуванні і таненні, виділяючи його при конденсації з пари і замерзанні;

- здатність у дисперсних середовищах, наприклад в дрібнопористих грунтах або біологічних структурах, переходити в пов'язане або розосереджене стан. У цих випадках дуже сильно змінюються властивості води (її рухливість, щільність, температура замерзання, поверхневий натяг і інші параметри), вкрай важливі для перебігу процесів в природних та біологічних системах;

- універсальний розчинник, тому не тільки в природі , але і в лабораторних умовах ідеально чистої води немає вже з тієї причини, що вона здатна до розчинення будь-якої посудини, в який поміщена. Є припущення, що поверхневий натяг ідеально чистої води було б таким, що по ній можна було б кататися на ковзанах.

Ці та інші властивості води роблять колосальний вплив на біосферні процеси, живі істоти і середовище їх перебування.

Так, велика рухливість, висока теплоємність і здатність легко переходити з одного стану в інший є основною умовою перенесення колосальних мас тепла на великі відстані, наприклад, з теплими океанічними течіями, регулювання теплового режиму планети.

Вода і життя. Вода - практично єдине джерело поповнення киснем атмосфери в процесі її розкладання при фотосинтетичних процесах. Вона ж умова міграції химичес

186

ких елементів і сполук, геологічного (великого) і біологічного (малого) кругообігів речовин. Антуан Сент-Екаюпері висловив своє ставлення до води з позицій її необхідності для життя в таких словах: «Вода, у Тебе немає ні смаку, ні кольору, ні запаху, тебе неможливо описати, Тобою можна насолоджуватися, не відаючи, що ти таке. Не можна сказати, що Ти необхідна для життя, Ти саме життя. Ти наповнюєш нас радістю, яку не пояснити нашими почуттями. З Тобою повертаються до нас сили, з якими ми вже попрощалися. За Твоєї милості в нас починають вирувати висхідні джерела серця ».

Вода, без якої неможливе життя, сама, щоб бути водою, в нашому розумінні, вимагає життя. В. І. Вернадський часто вживав вираз «одухотворена вода», підкреслюючи цим її єдність з життям. З цієї ж причини, нарівні з грунтом, вода В. І. Вернадським віднесена до біокосні тілам.

Німецький еколог X. Хефлинг (1990) відзначає, що «млява вода смертельна для всіх». Поет Леонід Мартинов з властивим йому поетичним даром висловив неприродність млявої води:

Вода благоволила литися! Вона блищала настільки чиста, Що - ні напитися, ні вмитися. І це було неспроста.

Їй не вистачало верби, тала І гіркоти квітучих лоз, Їй водоростей не вистачало І риби жирної від бабок.

Їй не вистачало бути хвилястою, Їй не вистачало текти скрізь. Їй житті не вистачало - чистої дистильованої води!

/

Життя, за сучасними уявленнями, зародилося у воді. На перших етапах живі організми були дуже слабо відокремлені від води. Вони знаходилися як би в полурастворенном стані. Надалі організми все в більшій мірі переходили на автономний водний баланс. Появіліс'струкгури, що забезпечують годдержштеопределапюгоуров-ня обводнення та якісного складу води в тілі оргш Гизмо.

187

До теперішнього часу збереглися організми (водороелі та ін), кількість води в тілі яких залежить від ступеня обводнення середовища (пойкілогідріческіе), але більшість їх відноситься до гомойогідріческім. Хоча до якої б групі не ставилися організми, тіло їх більш ніж на 50% складається з води, а яо багатьох пойкілогідріческіх зміст її досягає 90% і більше. Чим досконаліша організм , тим стабільніше його обводненість.

Частка води в тілі людини близька до 60%, але в окремих органах і тканинах вона варіює від 1 до 96% (табл. 17).

Втрата гомойогідріческімі організмами 10-12% води рівносильна їх загибелі. Водночас пойкілощдріческіе організми здатні втрачати її до 90%.

Багато біологічно важливі властивості води залишаються сла-боізученнимі. Ще складніше йде справу з поясненням цих властивостей. Відомо, наприклад, що вода, позбавлена ??кисню, згубна для живих організмів. Водночас короткочасне використання безкисневому води помітно підвищує життєву силу і врожай рослин. Наводяться дані, що вода, звільнена від значної частини кисню нагріванням, забезпечувала помітну прибавку врожаю при замочуванні в ній насіння перед висівом. Давно помічено позитивні властивості талої води. Така вода також забезпечує життєву силу рослин, сприяє підвищенню врожаїв. З використанням для пиття талої води пов'язують довгожительство гірських народів.

Переходячи в зв'язаний стан, вода різко змінює своє ставлення до низьких температур. Вона замерзає тільки при -15-20 ° С.

Таблиця 17

Вміст води в тілі людини Речовини, тканини Відсоток води від ваги тіла або тканин Організм в цілому 60 У тому числі в тканинах: жирових 20 кісткових 25 печінки 70 м'язових 75 крові 79 мозку 85 лімфи 95188

Це найважливіший шлях збереження обводнення рослин взимку при одночасному збереженні їх від вимерзання. *? -. - <-.,

Висока тегоюемкость іспособность поглощатьтепло при випаровуванні роблять воду незамінним охолоджуючим агентом в біологічних (транспірація рослин, потів;-щеленіе тварин) і технічних системах. Вона - найважливіший гарант захисту планети від перегріву, альтернатива глобальному термодинамическому кризі, в той же час основний агент локальних теплових забруднень середовища.

Про роль води в житті природних екосистем можна судити по во- доемкость утворюється в них продукції. Вона може бути охарактеризована через транспіраційної коефіцієнти, під якими розуміється кількість одиниць води, що витрачається на отримання рівновеликої одиниці органічної маси.

З таблиці 18 видно, що ці коефіцієнти в лісових фітоценозах в умовах Підмосков'я (дані автора) коливаються від 366 (за транс-піраціонному витраті) до649едініц (за сумарним випаровуванню).

Таблиця 18

Річний баланс атмосферних опадів в ялицево- листяному лісі в умовах Московської області Елементи водного

балансу Витрата води 1 га / рік 1 дерево / рік, л 1 дерево / день, л т води

на | т сухої ваги продукції (коеф. транс-пірацн-ційний) м3% від опадів Транспірація 2560 44 2850 48 366 Випаровування з зволожений-1980 34 2200 37 283 ного полога рослин і поверхні грунту и Транспірація і испа-4540 78 50 501 85 649 рение в сумі (суммар-ве випаровування) Залишок опадів, рас-1290 22 ходуемих на стік 189

У таблиці представлені результати 8-річних спостережень. Вік лісу - 60 років, продуктивність висока {1 клас бонітету). Середньорічна сума опадів - 583мм (5830 м3/га).

Ще більш високими значеннями виражаються коефіцієнти, якщо їх визначати по відношенню не до обший гфодукціі, а до тієї її частки, яка цікавить людину і враховується як урожай (зерно, волокно, коренеплоди і т п.

). Так, отримання кожної тонни зеря і пшениці требует2500 т води, рису-4560т, бавовни-10000т, а яловичини-30000т.

Вода є найважливішим не тільки біологічним, а й соціальним фактором для життя людини. Для задоволення чисто біологічних потреб людині досить 2-5 літрів води на добу. На перших порах людина такою кількістю і задовольнявся. З моменту переходу на господарську діяльність потрібно усе більше води. З'явилася необхідність організації водного господарства, наприклад, при поливному землеробстві.

Визначальним фактором перших поселень людини і вогнищами зародження цивілізації була вода. Найчастіше це були заплави річок. Нерозривність життя і води підкреслюється крилатими виразами: «Вода - це життя», «Де вода - там і життя», «Де життя - там і вода» та ін

Є відомості, що багато стародавні культури гинули через невміння організувати водне господарство, поводитися з водою. Вода з блага для людини легко перетворюється на руйнівну силу, якщо нею користуватися нерозумно. Яскравим прикладом можуть бути кризи поливного землеробства, що супроводжуються засоленням грунтів, їх ерозією і втратою родючості.

Вода є невід'ємним елементом і умовою практично всіх технологічних процесів. Для неї характерні виключно високі темпи зростання використання. Про це, зокрема, свідчить водоемкость виробництв, під якою, як і для біологічної продукції (див.вище), розуміється кількість води, що витрачається на отримання одиниці продукції, виміряне в одних і тих же одиницях. Так, для виплавки 1 т сталі потрібно 30 т води, для спирту ця величина дорівнює - 300, для целюлози - 500, для синтетичних волокон - 5000 і т. п.

У світі в даний час витрачається в середньому 1500-2000 л води на людину на добу (порівняйте з біологічними потребами, рівними 2-5 л / добу). З них близько 100-150 л води витрачається на комунально-побутові потреби. Основна кількість води расхо

190

дметься на промислові та сільськогосподарські цілі. Щодобовий витрата дзиги на кожного жителя Росії становить близько 5000 л (порівняйте з середньосвітовим, рівним 1500-2000л/суткі). З них на питні та комунально-побутові потреби витрачається від кількох літрів до сотень літрів на людину. У Москві, наприклад, на комунально-питні потреби витрачається 300-400 л води на добу.

У колишньому СРСР (1980 р.) витрата води по галузях господарства становив:

- сільське господарство - 53%;

- комунально-побутові потреби - 7%;

- промисловість - 34%;

- випаровування з водосховищ - 8%.

В даний час структура водоспоживання помітно змінилася, і насамперед за рахунок зменшення використання в сільському господарстві (основні поливні землі опинилися в країнах СНД).

Зростає ціна на воду. Кларк (США) відзначає, що за останні 50 років ціни на нафту зросли в 10 разів, на воду для побутових потреб - приблизно в 100 разів, на питну воду - в 1000 разів. Звичайним став продаж питної води в пляшках. Природно-чиста вода стає найважливішим джерелом національного надбання.

Ще в 1974 р. М. Г. Сойфер писав: «Нинішні шалені пошуки води, цього необхідних ресурсів, затьмарили і золоту лихоманку, і нафтову істерію, і урановий бум. І як це не парадоксально, це справа виявляється невідкладним задля пустельних районів, а для густонаселених високоіндустріальних і високорозвинених землеробських областей, де безперервно зростає попит на воду, а її стає все менше. Водна проблема виходить з рамок окремих країн, набуваючи міжнародний характер ».

 Висловлюється думка, що вода стає ресурсом, який обмежує розвиток багатьох виробництв. Так, Б. Скіннер (1989) у роботі «Чи вистачить людству земних ресурсів?» Наводить вислів видного вченого А. М. Пайпера (1965) про те, що «... чиста вода ... незабаром покладе верхня межа економічному розвитку деякої частини населення ... Розсудливість вимагає, щоб держави навчилися управляти запасами води з належним розумінням проблеми і максимальною ефективністю. Час, який відпущено на таке навчання, надзвичайно мало ». 

 Вже зараз вода стає джерелом міжнародних конфліктів. Наприклад, йдуть суперечки через вод р.. Колумбії між США і Ка- 

 191 

 надій, не припиняються суперечки з проблеми використання вод Дунаю, що живлять кілька держав. Арабські країни не сприймають проект Ізраїлю з викачування підземних вод з-під їхніх територій. Число таких конфліктів і суперечок буде тільки збільшуватися. 

 « Попередня  Наступна »
 = Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "VII.!. Вода як речовина, ресурс і умова життя"
  1.  Види природних ресурсів
      водах, сама вода, яка містить 75 хімічних елементів. Дно океану теж багато мінеральними ресурсами. Крім того, великі енергетичні ресурси світового океану. Слів і словосполучень Рівень Забезпеченість Запас Нафта Газ Мінеральний Надра Електроенергія Деревина Володіти Природні ресурси Великі запаси ресурсів Високорозвинена країна Ресурси світового океану Корисні
  2.  ПРИРОДНІ РЕСУРСИ
      вода і повітря, які зовсім недавно розглядалися як засоби біологічного існування людини і всього живого на Землі, стали працювати у виробничих процесах і служити таким же сировиною, як руда і ліс. Виділяються основні групи ресурсів за характером походження та використання в господарстві. До них відносяться вичерпні і невичерпні природні ресурси. До невичерпних
  3.  3.1. Класифікація екологічних факторів
      вода, світло, а для тварин - інші організми. Прикладом фактора-умови є температура навколишнього середовища. Серед екологічних факторів розрізняють також абіотичні, тобто фактори неорганічної, або неживої, природи і біотичні, породжені життєдіяльністю організмів. Абіотичні екологічні фактори в будь-якій екосистемі займають "командне становище", тобто
  4.  1. Екологічна система. Біогеоценоз
      вода клімат: (неорганічні і - освітленість; органічні речовини) - температура; - вологість. Сонце ® биотический компонент ® теплова енергія \ РУ біогенні елементи. Екосистеми складаються з живого і неживого компонентів, званих відповідно біотичних і абіотичних. Сукупність живих організмів біотичного компонента називається спільнотою. Биотический
  5.  РЕСУРСНИЙ КРИЗА
      ресурсами. Ресурси - компоненти навколишнього середовища, які використовують для задоволення матеріальних і культурних потреб суспільства (ресурси тваринного і рослинного світу, земельні, лісові, водні, рекреаційні, естетичні та ін.) Ресурси, біосфери називаються природними або природними. (Схема). По можливості використання ресурси підрозділяються
  6.  § 4. КЛАСИФІКАЦІЯ ФАКТОРІВ СЕРЕДОВИЩА
      вода (включаючи опади у різних формах і вологість повітря); едафіческіе, або грунтово-грунтові, - механічний і хімічний склад грунту, її водний і температурний режим; топографічні - умови рельєфу. Кліматичні і едафіческіе чинники багато в чому визначаються географічним положенням екотопах - його віддаленістю від екватора і від океану і висотою над
  7.  2.4. Програмна лекція 2.2. по модулю 2 "Основи традиційної екології": - Теоретична екологія: екологічні умови, чинники, ресурси, екологічна ніша
      вода, рН, солоність, швидкість течії, забруднюючі речовини. 2.4.13. Визначення поняття ресурси по Гільманом (1982). 2.4.14.Характерістіка основних екологічних ресурсів. 2.4.15.Солнечная радіація. Що забезпечує зв'язування променевої енергії? Як визначити "чисту асиміляцію"? Що таке "точка компенсації"? Індекс листової пластинки: визначення та його значення.
  8.  ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ
      ресурсів, охорону і перетворення природи, ми будемо говорити про надзвичайно складне і багатогранне явище в житті суспільства, яке називається природокористуванням. У процесі виробництва природокористування може бути раціональним і нераціональним. У першому випадку воно забезпечує нормальні умови життєдіяльності людини, запобігає можливі шкідливі впливи на навколишнє природу
  9.  § 15. ВЗАЄМОВІДНОСИНИ ОРГАНІЗМІВ ВСЕРЕДИНІ ПОПУЛЯЦІЇ
      як конкуренцію - змагання за споживання ресурсів, яких недостатньо, так і взаємодопомога. Конкуренція є головною формою взаємовідносин всередині популяції, якщо число особин в ній більше, ніж дозволяють існувати ресурси. Чим значніше число особин перевищує кількість необхідних їм ресурсів, тим гостріше конкуренція. У результаті конкуренції частина більш слабких
  10.  2.4.2. Розрахунок плати за викиди забруднюючих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел
      речовин в розмірах, що не перевищують встановлені природопользователю гранично допустимі нормативи викидів визначається шляхом множення відповідних ставок плати на величину забруднення і підсумовування отриманих творів за видами забруднюючих речовин. f П => С. -М Г руб] при М <М. н.атм / j нл.атм. VrJ Ч ^ г ^. Атм-нл, нл.атм i = lf \ атм-н.г.атм V У, (2.25) де i-