Юрий Новиков - Вода и жизнь на Земле

Новиков Ю. В., Сайфутдинов М. М.

Вода и жизнь на Земле

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

Ответственный редактор доктор геолого-минералогических наук И. С. Зекцер

От авторов

Воду, драгоценный дар природы, академик А. Н. Карпинский назвал живой кровью, которая создает жизнь там, где ее не было. Вода — основа развития земледелия, энергетики и рыбного хозяйства, без нее немыслимы быт и досуг человека.

Но всегда ли мы отдаем себе отчет в том, что значит для нас вода — эта бесцветная, без запаха и вкуса жидкость? В сущности говоря, она почти ничего нам не стоит в повседневной жизни, но бывают моменты, когда за один глоток воды человек готов пожертвовать всем. Человек способен неделями обходиться без пищи, а вот без воды — только два-три дня. И вообще в нормальных условиях воды в свой организм он должен вводить в два раза больше (по весу), чем пищи.

Эта состоящая из водорода и кислорода жидкость нужна не только для поддержания жизни человека. Без нее немыслима практически ни одна сфера производства — вода, например, участвует почти во всех технологических процессах. Незаменима она и в сельском хозяйстве. Для примера отметим, что на выращивание пшеницы только для одной булки необходимы 200 л воды.

Наша планета богата водой — гидросфера Земли составляет приблизительно 1,5 млрд. км3. Но из них более 96 % — горько-соленая вода морей и океанов, покрывающая почти 71 % всей поверхности планеты. На долю пресной воды приходится около 90 млн. км2 (меньше 3 %), причем основной ее запас — это подземные «моря» и ледники. Однако добраться до них не так-то легко.

Ученые подсчитали, что природные льды содержат более 24 млн. км3 воды — объем стока всех рек Земли за период, равный примерно 500 лет. Если попытаться равномерно распределить лед по поверхности Земли, то он покроет ее слоем толщиной в 53 м. Реки, озера и доступные для использования подземные воды составляют всего лишь 0,3 % мировых запасов свободной воды.

В нашей стране насчитывается около 3 млн. рек, ручьев и каналов общей протяженностью приблизительно 10 млн. км. Только речной сток на всей территории СССР, превышает 4,3 тыс. км3 (12 % суммарного мирового стока). В самом глубоком континентальном водоеме на земном шаре — оз. Байкале — находится пятая часть всех мировых запасов поверхностной пресной воды и более 80 % всей пресной воды в СССР.

Охране водных ресурсов как важной составной части социально-экономического развития общества у нас в стране уделяется огромное внимание. Это находит отражение в ряде партийных и правительственных постановлений, документах XXIV, XXV, XXVI съездов партии, в Конституции СССР, в выступлениях руководителей партии и правительства. Выступая в 1979 г. в Днепропетровске, Л. И. Брежнев сказал: «Сохранять в чистоте землю, воздух и воду — задача общегосударственная. Было время, когда старались скорее пустить завод, дать продукцию любой ценой. Сегодня же должны строить так, чтобы щадить природу. Надо также обновить старые предприятия, чтобы и они не наносили урона окружающей среде»[1].

В нашей стране немало сделано для сбережения водных ресурсов. Так, в десятой пятилетке на мероприятия по охране природы, в том числе и водных ресурсов, израсходовано 11 млрд. руб. Действуют и строятся очистные сооружения, совершенствуются технологические процессы, способствующие сокращению отходов, попадающих в реки, улучшается санитарное состояние населенных мест, оздоравливаются сами водоемы. В результате уменьшилось загрязнение многих рек, озер, морей — они стали чище, светлее.

Забота о получении достаточного количества воды, пригодной для питья и удовлетворения культурно-бытовых потребностей населения, волнует человечество на протяжении всего его существования. Достаточно вспомнить, что первый римский водопровод протяженностью 16,5 км был построен в 312 г. до н. э. Характер и формы водоснабжения изменялись с изменением социально-экономических условий, прогрессом техники и естественных наук и общим подъемом культуры.

Давно отмечена связь между заболеваемостью населения и характером водоснабжения. Еще в древнем мире были известны некоторые признаки воды, опасной для здоровья. Однако лишь в середине XIX в. эпидемиологические наблюдения и последующие бактериологические открытия Л. Пастера и Р. Коха позволили установить с достаточной достоверностью, что вода, содержащая патогенные микробы, может способствовать возникновению и распространению заболеваний среди населения. Обращали люди внимание и на химический состав воды как возможную причину заболеваний неинфекционной природы. В настоящее время при обосновании гигиенических нормативов качества питьевой воды проводят ее всесторонние комплексные исследования.

Большое значение в жизни человека имеет Мировой океан. Под влиянием солнечного тепла и при воздействии движения воздушных масс с его поверхности ежедневно испаряется колоссальное количество воды — 0,5 млн. км3. При этом 90 % этой массы вновь в виде осадков возвращается в океан. Остальная вода, выпавшая над сушей, почти вся собираясь в ручейки и реки и также стекает в океан. Часть осадков проникает в почву, образуя почвенную влагу и пополняя запасы подземных вод. Благодаря большой теплоемкости воды и ее постоянному круговороту Мировой океан аккумулирует основное количество тепла, которое Земля получает от Солнца. Вода поглощает тепла на 25–50 % больше, чем суша. Ученые стремятся лучше познать жизнь океана, полнее определить возможности разумного использования его колоссальных богатств, чтобы не нанести непоправимого ущерба этой сложной природной системе.

Деятельность человеческого общества немыслима без воды. Проблема водных ресурсов, их сокращения и увеличения — одна из главных в жизни современного человечества. Без четкого представления о методах рационального использования этих ресурсов невозможно дальнейшее развитие промышленности и сельского хозяйства, прогресс культуры. Цель данной книги — осветить основные аспекты этой проблемы на базе новейшего научного материала.

Гидросфера

Вода и биосфера

Внешняя оболочка Земли занята биосферой. И вполне правильно, когда биосферу называют еще «областью жизни» или «живым покровом» Земли. Это огромное пространство, включающее атмосферу, гидросферу и литосферу, населяют различные виды живых организмов. Верхняя граница биосферы охватывает нижние слои стратосферы до высоты озонового экрана (в среднем до 20 км), в котором задерживается большая часть ультрафиолетовой радиации, губительно действующей на живые организмы. Нижняя граница биосферы определяется на глубине 3–3,5 км ниже поверхности земной коры. Наиболее благоприятные условия для жизни и развития организмов имеются на поверхности суши, в прилегающих к ней слоях атмосферы и в приповерхностных слоях морей и океанов.

Основоположником учения о биосфере является выдающийся русский ученый, академик В. И. Вернадский, который оценил жизнь в общепланетарном масштабе как качественно новое геологическое явление. Центральное место в биосфере занимает «живое вещество», которое, по В. И. Вернадскому, представляет собой совокупность всех живых организмов (животных, растений, микроорганизмов), численно выраженное в их элементарном химическом составе, в весе и энергии. Хотя в количественном отношении живое вещество (по сравнению с неорганическим) занимает незначительное место, оно играет важнейшую роль в формировании биосферы. «На земной поверхности, — писал В. И. Вернадский, — нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

Подсчитано, что на Земле обитает около 3 млн. видов живых организмов, из которых 300 тыс. приходятся на долю растений. Однако растения создают 97–98 % всей биомассы суши, остальная часть (1–3 %) животные и микроорганизмы.

Водная среда играла важнейшую роль в возникновении жизни на Земле. В. И. Вернадский писал: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Не только земная поверхность, но и глубокие — в масштабе биосферы — части планеты определяются, в самых существенных своих проявлениях, ее существованием и ее свойствами».

Вода является постоянным спутником и необходимым условием воспроизводства живого органического мира. Как известно, в основе образования и накопления первичного живого органического вещества лежит фотосинтез. Под действием солнечной энергии углекислый газ и вода в листьях растений распадаются на кислород, выделяющийся в атмосферу, и углерод, идущий на образование живого органического вещества растений — углеводороды. Только живое вещество, усваивая солнечную энергию, способно строить новые ткани, способно само себя воспроизводить. По подсчетам биологов, живое вещество ежегодна воспроизводит примерно 10 % своей общей массы.