Круговорот воды в природе (методическая разработка открытого занятия)

Круговороты в природе

Все живые существа и растения обитают на поверхности планеты или в непосредственной близости от нее. Кроме солнечной энергии, они потребляют небольшое количество природных ресурсов, содержащихся там.

Если бы вода, кислород и другие элементы, жизненно необходимые для всего живого, не возобновлялись постоянно, они бы вскоре полностью исчерпались. Поэтому многие процессы в природе носят характер круговорота. Круговорот — это постоянный обмен элементами между воздухом, водой, землей, растениями и животными.

К важнейшим элементам относятся еще и фосфор, сера и кальций, а также железо и цинк, потребность в которых гораздо меньше. Все эти элементы необходимы для передачи энергии и чрезвычайно важны для роста и обновления всего живого на Земле.

Круговорот воды в природе

Вода — необходимый элемент живой природы. Все живые существа на 75% состоят из воды. Вода постоянно совершает круговорот между морями, атмосферой и сушей, создавая условия, в которых может существовать и развиваться жизнь.

Облака встречаются с массами холодного воздуха — например, над горами. Образуются крупные капли воды, выпадающие на землю дождем и снегом. Часть воды возвращается в моря из рек и ручьев. Водяной пар охлаждается и конденсируется, превращаясь в крошечные капли воды, образующие облака.

Значительные запасы воды накапливаются в озерах л подземных водоносных пластах. Растения и животные также содержат немало воды, которая возвращается. В круговорот после их гибели и разложения. Солнце нагревает сушу, реки, озера и моря, вызывая испарение воды в атмосферу.

Растений получают воду из почвы. Большая часть воды испаряется с их листьев.

Модель круговорота воды в природе

Вы можете сами устроить крошечную модель круговорота воды. Для этого вам потребуются: большой пластмассовый сосуд, банка поменьше и полиэтиленовая пленка. Налейте в сосуд немного воды и поставьте его на солнце, накрыв пленкой. Солнце нагреет воду, она начнет испаряться и, поднимаясь, конденсироваться на прохладной пленке, а затем капать с нее в банку.

Парниковый эффект

Углекислый газ играет в атмосфере очень важную роль: он удерживает солнечные лучи, отраженные от земной поверхности, и нагревает Землю. Это явление называют парниковым эффектом. С тех пор как началась эпоха индустриализации, люди стали сжигать громадное количество топлива.

Это резко увеличило содержание в атмосфере углекислого газа. О будущих последствиях этого процесса и о его влиянии на погодные условия Земли можно только гадать.

Некоторые ученые полагают, что повышение температуры повлечет за собой таяние льдов, а это, в свою очередь, — поднятие уровня океана и затопление прибрежных районов суши, а также крупномасштабные изменения климата и окружающей среды во всем мире.

Чтобы не допустить дальнейшего увеличения в атмосфере углекислого газа, человечество должно активнее переходить на возобновляемые, экологически чистые источники топлива.

Круговорот азота

Всем живым организмам для роста и развития нужен азот. Получают они его самыми разными путями. На долю азота приходится около 78% воздуха, но в газообразном состоянии растения и животные его не усваивают. Чтобы они могли усвоить азот, он должен сначала превратиться в нитриты, а затем в. нитраты.

Круговорот минеральных веществ

Минеральные вещества находятся и на поверхности Земли, и в ее недрах. На поверхность они поднимаются в результате вулканической деятельности. Многие из этих элементов, например фосфор и железо, необходимы для жизнедеятельности растений и животных.

Природное равновесие

Круговороты в природе относительно стабильны. Любые изменения укладываются в определенные рамки, поэтому круговороты, лишь слегка изменяясь, повторяются вновь и вновь — и жизнь на Земле продолжается.

Однако деятельность человека вносит в окружающую среду необратимые изменения и нарушает извечные природные круговороты.

Мы невольно разрушаем хрупкое равновесие в природе, и результаты этого могут оказаться гибельными для всего человечества.

Агрегатные состояния

Из всех веществ, существующих на Земле, только вода может иметь три принципиально разных агрегатных состояния: жидкое, газообразное и твердое. Благодаря трём агрегатным состояниям происходит круговорот воды в природе и жизнь на Земле. Рассмотрим подробнее каждое агрегатное состояние.

1. Жидкое (вода). В нормальных условиях вода является жидкостью. Образует мировой океан, реки, ручьи и т.д.
2. Газообразное (водяной пар) — это бесцветный газ, не имеет вкуса и запаха. Испаряется с поверхности океанов, рек, болот, почвы, растений и поступает в воздух или образуется путём кипения жидкой воды или сублимации из льда. Сублимация — переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя стадию плавления (перехода в жидкое состояние).
3. Твердое (лёд). При температуре от нуля и ниже вода превращается в лёд. В холодное время года он сковывает реки и лужи, выпадает в виде осадков: снежинок, града, инея, образует ледяные облака. Встречается в виде ледников и айсбергов.

Строение в различных агрегатных состояниях

Жидкая вода, лёд и водяной пар имеют один и тот же состав, но разные состояния.

Рассмотрим строение молекулы на изображении.

Многочисленные исследования ученых подтверждают, что по структуре вода и лед близки друг к другу. Структура льда – это решетчатый каркас. Структура воды зависит от содержания разных веществ, которые в ней растворяются, а также от нерастворимых соединений и некоторых других факторов.

В воде возникают структуры, которые стали называть «кластерами» — группа атомов или молекул, которые представляют собой единую структуру, но внутри имеют свои индивидуальные особенности.

При температуре близкой к точке замерзания, молекулы жидкой воды собираются в небольшие группы, практически так, как в кристаллах. При температуре близкой к точке кипения они располагаются более свободно.

Свойства

Вода — уникальный природный компонент, который обладает рядом свойств. Рассмотрим основные:

• не имеет цвета, запаха и вкуса;
• распространенный растворитель;
• обладает высоким поверхностным натяжением, уступая в этом только ртути;
• имеет большую теплоту испарения (используется для терморегуляции);
• чистая вода — хороший изолятор;
• обладает большой теплоёмкостью (увеличение тепловой энергии вызывает лишь сравнительно небольшое повышение ее температуры);
• плотность в разных диапазонах температур меняется неодинаково.

Существуют необычные свойства. Например, в твердом виде вода легче, чем в жидком. Лёд не тонет в воде. В твёрдом состоянии частички воды располагаются по порядку, между ними остается много свободного пространства. Когда лёд тает, активность частичек повышается, свободное пространство заполняется. Жидкая форма становится более тяжелой, нежели твердая.

Такая уникальная способность даёт возможность любому водоёму не замерзать по всей глубине. Даже при самом сильном морозе температура воды у дна не опускается ниже +4 ᵒС. Все живые существа (рыбы и другие) могут спокойно пережить самую суровую зиму подо льдом.

Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Это связано с большей скоростью испарения и излучения тепла.

Теплоемкость и некоторые другие физические свойства воды тоже зависят от температуры неодинаково. Другие виды жидкостей не имеют таких особенностей – чтобы какой-то один параметр менялся по-разному на разных порогах температуры.

Круговорот воды в природе

Вода образует водную оболочку нашей планеты – гидросферу.

Её делят на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и ледники, а также подземные водоёмы. Переходы H2O из одних частей гидросферы в другие составляют сложный круговорот воды на Земле

Круговорот воды в природе — это непрерывное движение воды в гидросфере Земли. В процессе этого обмена водная масса меняет агрегатное состояние: из жидкой или твердой превращается в газообразную и обратно.

Рассмотрим на примере.

• С поверхности океанов, морей, рек и суши вода в виде пара поднимается вверх.
• Высоко над землей он охлаждается и образует множество водяных капелек и льдинок. Из них образуются облака.
• В виде осадков вода возвращается на Землю.

Конденсация

 Конденсация является следующим шагом в водном цикле. Поднимается теплый воздух и вода. Чем выше они поднимаются в атмосферу, тем ниже температура. По этой причине водяной пар начинает сталкиваться с более холодными температурами, и происходит еще одно физическое изменение фазы. Водяной пар в форме газа, конденсируется или собирается вместе и превращается обратно в жидкую форму. Вы видите конденсат в виде облаков.

Облака – это жидкая вода и кристаллы льда, которые конденсировались и собирались вместе с частицами грязи. Чем больше капель жидкости вместе, тем тем темнее будет облако. Вероятно, вы видели конденсат на внешней стороне бутылки с холодной водой. Это связано с тем, что водяной пар в воздухе, коснулся холодной поверхности бутылки и конденсируется обратно в жидкое состояние.

Туман – еще один пример конденсации. Туман – это низко лежащее облако, которое находится около Земли. Когда водяной пар касается холодной земли, он конденсируется и превращается обратно в жидкость. Как только земля нагревается, туман исчезает, потому что она снова испаряется в водяной пар.

Типы образования от различных изменений

В
природе существует несколько типов водных циклов:

Большой,
или мировой, цикл — водяной пар, образующийся над поверхностью океанов,
переносится ветрами на континенты, выпадает там в виде осадков и возвращается в
океан в виде стока. Это меняет качество воды: испарившаяся соленая морская вода
становится пресной, а загрязненная вода очищается.

Малый,
или океанический, цикл — водяной пар, образующийся над поверхностью океана,
конденсируется и падает обратно в океан в виде осадков.

Внутриконтинентальный
цикл, т.е. вода, испарившаяся над поверхностью земли, падает обратно на землю в
виде осадков.

Наконец,
в ходе своего движения осадки снова попадают в Мировой океан.

Скорость
переброски различных типов воды сильно варьируется, как с точки зрения расхода,
так и с точки зрения периодов обновления. Они варьируются от нескольких часов
до нескольких десятков тысяч лет.

Атмосферная
влага, создаваемая испарением воды из океанов, морей и суши и существующая в
виде облаков, обновляется в среднем через восемь дней.

Вода,
являющаяся частью живых организмов, восстанавливается в течение нескольких
часов. Это наиболее активная форма водного обмена. Период обновления воды в
горных ледниках составляет около 1 600 лет, в ледниках полярных стран гораздо
больше — около 9 700 лет.

Полное
обновление океанов происходит примерно каждые 2 700 лет.

Вечный процесс

Возраст нашей планеты оценивается учеными примерно в 4 миллиарда лет, не меньше. На заре своего развития Земля являла собой довольно пугающее зрелище: огромный раскаленный шар, состоящий из твердых пород.

В это время на всей ее территории происходила активная работа вулканов, что привело к выбросу газов, в том числе и водяных паров, в едва начавшуюся формироваться атмосферу. Этот процесс запустил процесс медленного остывания поверхности планеты, и в какой-то момент Земля охладилась настолько, что образовавшиеся запасы воды начали беспрестанно перемещаться, переходя из твердого состояния в жидкое, из жидкого — в газообразное, и так далее.

Весь водный мировой запас можно поделить на две части:

• Основной водный запас — это моря и океаны, насыщенные солью. Их объем составляет 97% от общего числа.
• Остальные воды — пресные, представляют всего 3%, при этом около 70% от этой части заключены в ледниках. Остальные источники пресной воды — это грунтовые воды, озера и реки, а также атмосферная влага.

Устоявшийся водный баланс обеспечивается непрерывной ее циркуляцией, получившей название мировой круговорот воды. Именно благодаря ему не только сохраняется устойчивое соотношение вод, но и сохраняется ее полный объем на планете.

Как и многие другие глобальные процессы, круговорот имеет гигантские масштабы. Так, каждую секунду на поверхность Земли выпадает около 16 миллионов тонн осадков. Их общий объем равен примерно 300 миллиардам литров жидкости в сутки.

Одновременно с этим такое же количество влаги возвращается в атмосферу за счет испарения. При этом моря и океаны испаряют больше воды, чем получают из осадков — баланс восстанавливается за счет рек, грунтовых и подземных вод. Так природа позаботилась о поддержании водного баланса на планете, который позволяет обеспечивать все организмы жизненно необходимой влагой.

Свойства океанических вод

Огромные объемы океанической воды, формирующиеся в конкретных участках океана и отличные по составу и свойствам, называются водными массами.

По каким же признакам могут отличаться водные массы? Свойствами океанических вод считаются цвет, прозрачность, температура, соленость.

1. Одним из свойств воды является цвет, а также прозрачность. Вода в любом водоеме нам кажется прозрачной, однако если присмотреться, можно увидеть какой-либо цвет. Для определения прозрачности воды нужно набрать ее немного в сосуд и поднести к белому листу бумаги. На рисунке показано, что взяли несколько образцов воды, которые отличаются по прозрачности. Самый последний образец – мутный, обладает желто-коричневым цветом и непрозрачен.

Часто в воде содержатся различные примеси, которые и определяют ее цвет. Так цвет морской воды может иметь разные оттенки. К примеру, некоторые моря получили название за цвет своей воды.

Важным свойством воды является температура. Какая температура у воды на поверхности? Средняя температура воды около 170С, при этом в северном полушарии на 3 градуса больше, чем в южном. Во многом величина температуры будет определяться географической широтой.

На экваторе наблюдается весь год 28-290 С.Тропики неоднородны по температуре – на западе наблюдается температура 20-250 С, на востоке – 16-200 С. Уменьшение температуры воды происходит в умеренных областях в пределах 10-00 С. У полярных областей температура 0-30 С.

Данный показатель также может отличаться в зависимости от глубины. У поверхности понижение значительно, далее замедляется. Около дна температура воды составляет 2-00 С.

1. Свойством, отличающим океаническую воду и пресную, считается соленость.

Соленостью называется количество соли в граммах, растворенных в 1 литре морской воды. Измеряется с помощью промилле – ‰.

Средняя соленость вод принята 35‰ или 35 г на литр. Океанская вода обладает специфическим вкусом, определяемым растворенными веществами. Различные факторы влияют на это свойство вод. Так соленость вод океанов определяется объемом осадков и испарением. Уменьшают соленость впадающие реки и айсберги.

Соленость поверхностных вод не везде одинаковая и определяется географической широтой.

В области экватора осадки превышают испарение, соответственно соленость составляет 34-36‰. Район тропиков характеризуется наибольшим испарением по сравнению с осадками, при этом соленость составляет 37‰. Умеренные области отличаются соленостью до 34‰. У полярных кругов соленость невысокая — 31-32‰. Сказывается значительное число осадков и тающие льды. Наивысшая соленость свойственна внутренним морям. Так в Красном море — 43‰, в Персидском заливе — 38‰.

За сколько времени происходит кругооборот

Движение воды в природе происходит с разной скоростью. Поверхностная движется очень быстро, тогда как в глубине океанов, под землей и в форме льда проходит кругооборот чрезвычайно медленно. Время движения воды в главных водных резервуарах планеты выглядит следующим образом:

• Водообмен живых организмов – 1 неделя.
• Атмосфера – 1,5 недели.
• Реки – 2 недели.
• Влага в грунте – от 2 недель до 1 года.
• Болотная вода – от 1 до 10 лет.
• Озера и водоемы – 10 лет.
• Океаны и моря – 4 тыс. лет.
• Подземные воды – от 2 нед. до 10 тыс. лет.
• Ледники и вечная мерзлота – от 1 тыс. до 10 тыс. лет

В верхних слоях грунта корни частично всасывают воду для потребностей растений, которые используют молекулы воды в процессе обмена веществ. Вода, находящаяся в тканях растений, в дальнейшем может перемещаться в организм животных, которые их поедают. Несмотря на это, большая часть воды, поступающая в растения через корневую систему, возвращается в процессе транспирации. Этот термин биологии означает поступление воды из грунта в корни, перемещение по системе каналов растения, образованных из омертвевших клеток и испарение через поры в листьях (стомы).

Это очень важная часть запасов пресной жидкости. Грунтовые воды медленно передвигаются через поры земли и расщелины и в итоге обычно попадают в ручей, реку или озеро. При этом грунтовая вода снова становится поверхностной.

Некоторая часть грунтовых вод может оставаться очень глубоко в минеральных слоях почвы и пребывать там тысячелетия. Резервуары грунтовой воды (аквиферы, водоносный горизонт) – это источник питьевой воды, который поступает в распоряжение людей через колодцы. В наши дни вода в колодцах зачастую используется гораздо быстрее, чем происходит ее пополнение из аквиферов.

Почему небо голубое?3446954

Биогенные элементы

Часть земной оболочки, занятая растительными и животными организмами образует биосферу. В процессе деятельности живых организмов в биосфере образуются минералы и различные природные вещества. Для полноценного функционирования биосферы и поддержания непрерывности ее процессов, внутри нее должны постоянно осуществляться обмены биогенных веществ, все элементы которых важны для жизни как таковой. В организмы живых существ входят те же составляющие, что и в воздух, воду, почву и минералы. Известно около 90 химических элементов в составе земной коры. В составе живых организмов обнаружено около 70 химических элементов периодической системы. Отличие только в том, что молекулы неживой природы просты и однотипны, а живые организмы состоят из множества атомов разных типов. Химические элементы, находящиеся в живом организме и обладающие выраженной биологической ролью – называются биогенными элементами.

Важнейшие биогенные элементы — кислород (составляет ок. 70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), азот, кальций, калий, фосфор, магний, сера, хлор, натрий.

Искусство потребления воды

Постоянное употребление чистой воды заметно улучшает мыслительную деятельность мозга и координацию движения, а следовательно, значение воды для жизнедеятельности клеток мозга особенно ценно. Поэтому здоровый человек не должен ограничивать себя в питье, но соблюдать некоторые правила следует:

пить понемногу, но часто;
не стоит выпивать много воды сразу, так как переизбыток жидкости в крови доставит сердцу и почкам ненужную нагрузку.

Итак, значение воды для живых организмов огромно. Поэтому создание условий для сохранения собственного водного баланса необходимо каждому человеку.

Испарение

 Испарение – это превращение жидкости, такой как вода, в газ. Когда вода находится в газовой форме, мы называем ее водяным паром. Для того, чтобы этот физический фазовый переход произошел, необходимо добавить тепло, чтобы жидкость превратилась в газ. Движущая сила этой жары – солнце. Когда температура высока, жидкость испаряется из водоема, как океан или пруд, и поднимается в воздух. Когда большое количество её испарилось и находится в газовой форме, метеорологи называют это повышенной влажностью. Влажность – это мера того, сколько водяного пара находится в воздухе.

Когда температура высока и вокруг много жидкой воды, испарение происходит постоянно. Если вы выйдете на улицу через несколько часов после ливня, и температура будет высокой, лужи исчезнут быстро. Вода все еще существует, но теперь она просто в форме, которую мы не можем видеть, потому что она испарилась.

Водный цикл

Водный цикл не имеет отправной точки, но поскольку океан содержит наибольшее количество воды, многие циклы часто используют океан в качестве отправной точки. Океан покрывает 76,5% поверхности Земли и поэтому поглощает огромное количество солнечной энергии. Когда океан поглощает энергию, он нагревается. Часть этой энергии заставляет воду испаряться . Эта теплая, влажная вода менее плотная, чем холодный воздух вокруг нее. Этот менее плотный воздух поднимается и, по мере подъема, охлаждается. Эта вода затемконденсируется, образуя облака. Вода образует более крупные капли и будет падать обратно на землю под действием силы тяжести. В каком состоянии он падает на землю, зависит от температуры.

Если действительно холодно, осадки

выпадут в виде снега, замерзшего дождя или града, но если будет теплее, они выпадут в виде дождя. Некоторые осадки выпадают обратно в водоемы, а остальные выпадают на сушу. Некоторые, которые падают как снег, могут накапливаться как ледяные шапки и ледники; эта вода может оставаться замороженной в течение тысяч лет. Часть воды, которая падает на землю, впадает в реки. Это называетсяповерхностным стоком . Некоторая вода может течь в озера, а другая — в реки, а затем в конечном итоге обратно в океан. Другая вода проникает в землю и путешествует под водой. Часть его хранится под землей, а часть этой воды возвращается в океан.

Водный цикл также играет жизненно важную роль в выживании растений, так как им нужна вода, чтобы выжить. Большинству растений нужна вода в листьях, где в основном происходит фотосинтез. Чтобы переместить эту воду, растение использует маленькие трубки в стебле растения под названием ксилема. Растение использует процесс, называемый транспирацией,

для перемещения воды. Транспирация — это процесс, при котором вода на растениях испаряется. Температура, влажность, свет и скорость ветра могут влиять на скорость транспирации. Часть воды сохраняется в растении и выделяется при разложении тканей растения.

Не в каждой стране есть достаточное количество чистой воды. В некоторых странах не так много осадков из-за их расположения. Поговорите со своими учениками об экологических и социальных проблемах, связанных с водой во всем мире.

Определение

Круговорот азота – непрерывная последовательность естественных процессов, в результате которых азот последовательно переходит из атмосферы в почву к живым организмам и обратно в воздух или почву, посредством таких процессов, как азотофиксация, нитрификация, разложение и денитрификация.

А теперь давайте рассмотрим все вышесказанное на примере из нашей жизни. Когда вы откусываете свой аппетитный бутерброд с индейкой, салатом и помидорами, вы, вероятно, не думаете о том, что, хотя атомы азота из этой пищи раньше были в коровьих фекалиях, она все равно имеет восхитительный вкус!

Извините, если испортили ваш обед, но эти атомы азота – настоящие туристы, посещающие воздух, микроорганизмы, растения, животных и почву через биогеохимический цикл азота или круговорот азота на Земле. Давайте проследим за некоторыми атомами азота через азотный цикл, чтобы увидеть, куда они направляются!

Общие сведения о воде

• Вода занимает 2/3 (около 71%) площади нашей планеты. И если каждому известно, что вода есть в море, в озерах и реках, то такой интересный факт, который говорит о том, что человеческое тело на целых 70% состоит из воды, известен немногим. Человеку для нормальной жизнедеятельности ежедневно нужно употреблять около 3 литров воды. А при условии потери более 7 % жидкости организм начинает погибать.
• Вода является отличным растворителем за счет того, что молекулы воды имеют очень высокую полярность. Поэтому если вода контактирует с какими веществами, то они обязательно растворятся в ней. Исключением являются минеральные соединения, а также жиры.
• Идеально очищенная или как ее еще называют — дистиллированная вода — то есть вода, из состава которой были удалены все примеси солей, не проводит электрического тока. Но необходимо отметить, что исходя из предыдущего пункта, в природе при естественных условиях такая вода не существует. Воду искусственно дистиллируют.
• Вода может пребывать в трех агрегатных состояниях: «жидком» — вода, «твердом» — лед, «газообразном» — водяной пар.

Структура природного цикла

Вся жизнь на планете подчиняется законам одного глобального круговорота, который можно разделить на две основные составляющие. Они отличаются структурами и характером протекающих в них процессах. Различают такие основные циклы:

• Большой либо геологический
• Малый либо биологический

Геологический

Этот вид еще зовется круговоротом воды в природе, где жидкость постоянно циркулирует между сушей и океаном.Это — сложный геологический процесс и основными его элементами являются:

• Испарение влаги;
• Ее передвижение с воздушными потоками в состоянии пара;
• Формирование облаков;
• Осадки;
• Подземный и поверхностный сток воды в Мировой океан.

Все звенья круговорота имеют однотипный характер, за исключением осадков. Выпадая, они распределяются по трем категориям:

По поверхности земной коры. Сток наполняет материковые водоемы, чьи воды стекаются в океаны. Эта вода содержит в себе растворенные химические элементы, частички почвы и гумуса.

• Оседает в верхних слоях земной коры. Вода впитывается и сохраняется на некоторое время в почвах для питания растений. Спустя время, переработанная в процессе фотосинтеза, она переходит в атмосферу в парообразном состоянии.
• Проникает в более глубокие слои коры и образует подземные воды. Попадая в глубины Земли и заполняя ее трещины, вода вымывает растворенные минеральные вещества и доставляет их в океан.

Рис. 3. Круговорот водорода в природеМатерики на данный момент находятся значительно выше уровня моря, потому рано или поздно вся влага с территории суши попадает в его воды. При этом, в литосфере Земли происходит преображение и вынос веществ, которые, оседая в океане, наполняют его осадочными породами.Совершая полный цикл, вода проделывает определенную работу по пути:

• Разрушает твердые породы;
• Растворяет минеральные вещества;
• Доставляет видоизмененные частички в океан.

Кора Земли пребывает в постоянном движении. Одни участки материковых плит, опускаясь, заливаются водами океанов. Другие — поднимаются, и те вещества, что образовались и накопились в водоемах за долгие годы, оказываются на поверхности. Есть предположение, что через сотни тысяч лет кора двинется в обратном направлении. Это будет свидетельством того, что большой геологический цикл завершен и начался новый.

Малый

Он представляет собой обмен полезными веществами в пределах всей биосферы Земли с компонентами веществ из литосферы, атмосферы и гидросферы.Этот цикл вмещает в себя такие составляющие:

• Продуценты
• Консументы
• Запас энергии и полезных веществ
• Редуценты

Продуценты преобразуют простые неорганические вещества в сложные органические соединения. Консументы модифицируют более сложные вещества. Редуценты выделяют химические элементы, которые образуют сложную органику и освобожденные ею вещества опять включаются в оборот.
Рис. 4. Круговорот углерода в природеБиологический круговорот — это циркуляция химических элементов и полезных веществ между живыми организмами и неживой природой. Весь процесс можно разделить на такие составляющие:

• Все организмы вбирают в себя атомы биогенных веществ из гидросферы, литосферы и атмосферы;
• В телах организмов проходят химические реакции с участием этих веществ;
• После переработки микроэлементы выделяются в виде продуктов распада в окружающую среду;
• Окружающий мир и все живые организмы планеты, черпая из него питательные вещества и выделяя их обратно в виде продуктов жизнедеятельности, создают общую экосистему.

На устойчивость экосистемы влияет и круговорот нисходящего и восходящего потоков, где:

• Восходящий поток образуется, благодаря взаимодействию окружающей среды с растениями. На этом этапе создается первичный продукт.
• Нисходящий поток генерируется всеми уровнями экосистемы, которые преобразуют синтезированную продукцию в неорганические вещества.

Таким образом, каждая живая субстанция поддерживает жизнь на Земле, создавая круговорот.
Рис. 5. Круговорот веществ в природе

Основные отличия круговоротов

Все в мире связано между собой и это обеспечивает слаженную работу всех уровней на планете. Большой и малый обороты в этом процессе сливаются и функционируют совместно для поддержания жизни на планете.Однако у них разная структура, и специалисты выделяют характерные особенности:

• Составляющими компонентами. В геологическом круговороте принимают участие химические вещества со всех уровней земной коры. Биологический — отличается взаимодействием только между биогенными элементами.
• Длительностью. Цикл Малого оборота длится от года до сотни лет. Период Большого — тянется до сотен тысяч лет.
• Движущей силой. Импульсом для геологического круговорота выступает вода, которая “путешествует” между сушей и водоемами. В Малом круговороте в этой роли выступают живые организмы, их продукты жизнедеятельности и питание.

Вот такое слаженное взаимодействие всех элементов на Земле обеспечивает гармоничное и сбалансированное существование всех структур на планете.

Почему гидросфера непрерывна? Влагооборот (гидрологический цикл)

Мы привыкли к выражению «круговорот воды», но правильнее его называть влагооборотом, так как процесс этот незамкнут. Он связывает между собой воды всех частей гидросферы в единую сплошную оболочку. Сплошной гидросфера является и благодаря тому, что воздух всегда содержит водяной пар, даже над самыми сухими пустынями. Гидрологический цикл создаёт условия для переноса энергии и веществ на Земле, участвует в формировании рельефа, обеспечивает поддержание жизни.

Гидрологический цикл состоит из таких процессов как:

• испарение;
• транспирация;
• конденсация;
• инфильтрация;
• перколяция;
• сток.

Во влагообороте проявляется единство природных вод Земли и их связь с атмосферой, литосферой и биосферой. Физической причиной гидрологического цикла на земном шаре служат солнечная энергия и гравитация.

Под воздействием энергии Солнца происходит нагревание и последующее испарение воды. Водяной пар переносится воздушными течениями, при снижении температуры воздуха он конденсируется или десублимируется.

Гидросфера в движении

Сила тяжести (гравитация) вынуждает атмосферную влагу выпадать в виде осадков. На суше пресная вода под действием тех же сил тяжести стекает по склонам, образуя ручьи, реки, озёра, просачивается в грунт, формируя подземные воды. В конечном итоге большая часть выпавших осадков в виде речного и подземного стоков возвращается в океан.

Гидросферу нельзя рассматривать как закрытую систему, так как часть её разрушается на уровне тропопаузы, а другая часть схожая по объёму поступает из мантии.

Влагооборот бывает глобальным и местным.

Гидросфера — сила гравитации

В глобальном круговороте воды выделяют два взаимосвязанных звена, с многократно повторяющимися циклами:

• океаническое звено: испарение с поверхности океана – перенос водяного пара над океаном – осадки на поверхность океана – океанические течения – испарение и т. д.;
• материковое звено: испарение с поверхности суши – перенос водяного пара потоками воздуха – 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, наоборот, поверхностным и подземным стоком с суши в океан. С океана ежегодно испаряется в среднем 505 тыс. км3 воды, возвращается в виде атмосферных осадков – 458 тыс. км3. Испаряется с океана, таким образом, больше, чем возвращается с осадками. Разность в 47 тыс. км3 составляют воды, которые переносятся с океана на сушу в виде водяного пара.

На поверхность суши ежегодно выпадает в среднем 119 тыс. км3 атмосферных осадков. Они слагаются из воды, испарившейся с поверхности суши (72 тыс. км3), и влаги, принесенной с океана (47 тыс. км3). Таким образом, в материковом звене круговорота воды принимает участие 72 тыс. км3

Важно отметить, что из 72 тыс. км3 испаряющейся ежегодно с поверхности суши воды 30 тыс

км3 (42 %) приходится на транспирацию растительным покровом.

Местный влагооборот – это испарение и образование осадков над определённой территорией и выпадение их тут же. Например, на экваторе, в Амазонии, в континентальном умеренном климате летом.

Виды явления

Все составляющие водообмена на планете объединяются глобальным или большим кругооборотом воды. Он обеспечивает поступление воды буквально в каждую частичку земного шара и ее непрерывное обновление, т. е. полную смену за фиксированный отрезок времени. Этот параметр варьируется от 12 дней у рек до 10 тыс. лет у полярных ледников. Быстрее всего процесс происходит в живых организмах, например, в организме человека полный водообмен совершается за 8 часов.

Цикл большого круга не замкнут, так как часть жидкости теряется навсегда в верхних слоях атмосферы. Под воздействием солнечных лучей молекулы воды распадаются на водород и кислород и уходят в космос. В то же время объем гидросферы не уменьшается за счет дополнительного притока воды из недр земли через тектонические трещины.

Большой и малый круг

Большой круг разделяется на два малых: океанический и континентальный. Океаны — основные поглотители солнечного тепла и поставщики водяного пара, именно над ними происходит океанический водообмен. На сегодня его объем сопоставим с шестью такими водоемами, как Каспийское море. Количество жидкости в океанах меняется в процессе развития планеты. Остается неизменным только тот факт, что не вся испарившаяся с их поверхности жидкость возвращается.

Часть ее переносится на континенты и выпадает в виде осадков на сушу. Так возникает континентальный круговорот. Его начальный объем зависит от характеристик материка, над которым он происходит. Чем больше размер территории и выше горные массивы, тем больше океанической влаги оседает на континенте. Максимальный размер у водооборота Евразии, минимальный — у Австралии. За время своего существования малый кругооборот менялся, иногда значительно и скачкообразно.

Геологический водообмен

Отдельное явление — геологический круговорот. Он происходит при непрерывном водообмене между сушей, океаном и недрами планеты в зонах тектонических сдвигов, рифтовых трещин и желобов. В одной из таких трещин находится самое глубокое континентальное озеро на земном шаре — Байкал, в нем сосредоточено 50% всех мировых запасов пресной воды. Другая пересекает весь Атлантический океан.

Желоба располагаются в Тихом океане на всем протяжении от Камчатки до Индонезии. В них находится очень горячая жидкость из глубин земли, которая может вступать в реакции с холодными придонными слоями. В результате содержащиеся в воде примеси выпадают в осадок. Он образует конусы высотой в десятки метров. Сильно нагретая вода из глубоководных источников, вырываясь на поверхность, похожа на извержение маленьких вулканов с белым или черным дымом над ними. В итоге жидкость, ушедшая в глубину вместе с горными породами из-за различных геологических процессов, восполняется.