Informace

4.2.1: Zásobování sladkou vodou a vodní cyklus - biologie


Voda, vzduch a potraviny jsou pro lidi nejdůležitějšími přírodními zdroji. Lidé mohou žít jen několik minut bez kyslíku, méně než týden bez vody a asi měsíc bez jídla. Voda je také nezbytná pro náš přísun kyslíku a potravin. Rostliny rozkládají vodu a používají ji k výrobě kyslíku během procesu fotosyntézy.

Lidská miminka obsahují přibližně 75% vody a dospělí 60% vody. Náš mozek tvoří asi 85% vody, krev a ledviny 83% vody, svaly 76% vody a dokonce i kosti 22% vody. Potem neustále ztrácíme vodu. V mírném podnebí bychom měli vypít asi dva litry vody denně a lidé v horkém pouštním podnebí by měli vypít až 10 litrů vody denně. Ztráta 15% tělesné vody obvykle způsobuje smrt.

Vodní nádrže

Voda je jedinou běžnou látkou, která se na Zemi přirozeně vyskytuje ve třech formách: pevná, kapalná a plynná. The hydrosféra je oblast Země, kde dochází k pohybu vody a skladování vody. Vodní nádrže jsou místa, kde se skladuje voda. (Všimněte si, že tento termín může také odkazovat na umělá jezera vytvořená přehradami.) Voda se nachází jako kapalina na povrchu (řeky, jezera, oceány) a pod povrchem (podzemní voda), jako led (polární ledové čepice a ledovce), a jako vodní pára v atmosféře. Obrázek ( PageIndex {a} ) ukazuje průměrný čas, který může jednotlivá molekula vody strávit ve velkých vodních nádržích Země. Doba pobytu je měřítkem průměrné doby, po kterou se jednotlivá molekula vody zdržuje v určitém rezervoáru.

Obrázek ( PageIndex {a} ): Průměrná doba setrvání vody v každé nádrži. Voda zůstává v organismech přibližně jeden týden, v atmosféře 1,5 týdne, v řekách dva týdny, jako půdní vlhkost od dvou týdnů do roku, v bažinách 1–10 let, v jezerech 10 let, v oceánech a mořích po dobu 4 000 let, jako podzemní voda po dobu 2 týdnů až 10 000 let a v ledovcích nebo jako permafrost po dobu 1 000–10 000 let. Obrázek z OpenStax (CC-BY).

Země je skutečně vodní planeta. Hojnost kapalné vody na zemském povrchu nás odlišuje od ostatních těles ve sluneční soustavě. Asi 70% zemského povrchu je pokryto oceány a přibližně polovina zemského povrchu je kdykoli zakryta mraky (také z vody). Na naší planetě je velmi velký objem vody, asi 1,4 miliardy kubických kilometrů (km3) = 330 milionů kubických mil, tedy asi 53 miliard galonů na osobu na Zemi. Veškerá zemská voda by mohla pokrýt Spojené státy do hloubky 145 km (90 mi).

Navzdory obrovskému objemu vody na Zemi je pouze 2,5% sladké vody (obrázek ( PageIndex {b} )) a pouze 0,01% je k dispozici pro použití lidmi. Pokud by se veškerá světová voda zmenšila na velikost 1 galon, pak by celkové množství sladké vody bylo asi 1/3 šálku a množství snadno použitelné sladké vody by bylo 2-3 polévkové lžíce. Velká část sladké vody Země je uvězněna v ledovcích a polárních ledovcích (obrázek ( PageIndex {c} )) a tato voda se nachází na nevhodném místě, většinou v Antarktidě a Grónsku. Mělký podzemní vody (voda ležící pod zemským povrchem) je největší zásobárnou použitelné sladké vody. Mnoho organismů je závislých na povrchových vodách, jako jsou jezera a řeky, které tvoří malý zlomek sladké vody na Zemi. Nedostatek těchto povrchových vod může mít negativní dopad na ekosystémy.

Obrázek ( PageIndex {b} ): Sloupcový graf distribuce zemské vody, včetně celkové globální vody, sladké a povrchové vody. Oceány jsou největší vodní nádrží na Zemi a pouze 2,5% zemské vody tvoří sladká voda. Většina této sladké vody (68,7%) je v ledovcích a ledovcích, 30,1% je podzemní voda a 1,2% je povrchová a jiná sladká voda. Z toho 1,2% se nachází 3,0% v atmosféře, 0,26% v živých organizmech, 0,49% v řekách, 2,6% v bažinách a močálech, 3,8% jako půdní vlhkost, 20,9% v jezerech a 69,0% jako přízemní led a permafrost . Obrázek z USGS/Igor Shiklomanov (veřejná doména).

Obrázek ( PageIndex {c} ): Horský ledovec v Argentině. Ledovce jsou největší zásobárnou sladké vody, ale vzhledem k jejich vzdálenosti od většiny lidí je společnost přímo nevyužívá jako vodní zdroj. Zdroj: Luca Galuzzi - www.galuzzi.it

Vodní cyklus

The koloběh vody (hydrologický cyklus) ukazuje pohyb vody různými nádržemi, mezi něž patří oceány, atmosféra, ledovce, podzemní voda, jezera, řeky a organismy (obrázek ( PageIndex {d} )). Sluneční energie, která ohřívá oceány a další povrchové vody, a gravitace pohání pohyb vody ve vodním cyklu. Tohle vede k vypařování (kapalná voda na vodní páru) kapalné povrchové vody, sublimace (led -vodní pára) zmrzlé vody a transpirace (ztráta vody z rostlin do atmosféry). Když je voda v půdě absorbována kořeny rostlin, pohybuje se trubkami v rostlině (cévní systém), odpařuje se v prostoru listu a transpiruje průduchy (malými otvory mikroskopu) listů. Ekologové spojují transpiraci a odpařování do jednoho výrazu, který popisuje vodu vrácenou do atmosféry: evapotranspirace. Velké množství vody se tedy do atmosféry pohybuje jako vodní pára.

Obrázek ( PageIndex {d} ): Vodní cyklus. Šipky znázorňují pohyb vody do různých nádrží umístěných nad, na a pod zemským povrchem. Evapotranspirace a sublimace přidávají vodu do atmosféry, kde kondenzuje a vytváří mraky. Srážkami se voda vrací na zemský povrch. Může proniknout k doplnění podzemních vod nebo odtoku a spojit se v netěsnostech nebo oceánech. Zdroj: United States Geological Survey

Vodní pára v atmosféře může díky převládajícím větrům migrovat na dlouhé vzdálenosti z oceánu do pevniny. Nad oceánem nebo pevninou se vzduch může ochladit a způsobit, že voda kondenzovat zpět do tekuté vody. Obvykle se to děje ve formě velmi malých kapiček vody, které se tvoří kolem mikroskopického kousku prachu nebo soli nazývaného kondenzační jádra. Tyto malé kapičky vody jsou viditelné jako mrak. Mraky se vytvářejí a jakmile jsou kapičky vody dostatečně velké, padají na zem jako srážky (déšť, sníh, kroupy nebo plískanice), která vrací vodu na zemský povrch.

Srážky, které se dostanou na pevninu, se mohou okamžitě vrátit do atmosféry, přidat do podzemních vod nebo vytvořit povrchový odtok. Ve většině přirozených suchozemských prostředí se déšť setká s vegetací, než dosáhne povrchu půdy. Významné procento vody se okamžitě vypařuje z povrchů rostlin nebo přímo z povrchu půdy. Podzemní voda se doplňuje vodou infiltruje do půdy a nakonec vyplňuje póry mezi částicemi v hlíně, písku a štěrku nebo v puklinách ve skalách. Podzemní voda se pomalu pohybuje skrz skálu a nezpevněné materiály a část z nich se nakonec opět dostane na povrch, kde se vypouští jako prameny a do potoků, jezer a oceánu. Mnoho proudů neproudí proto, že jsou doplňovány přímo z dešťové vody, ale proto, že přijímají konstantní přítok ze spodní vody níže. Také povrchová voda v tocích a jezerech může znovu infiltrovat a dobít podzemní vody. Proto jsou systémy povrchové a podzemní vody propojeny. Podzemní voda může také nakonec proudit do oceánu podpovrchovým prouděním podzemní vody, ale některé podzemní vody se nacházejí velmi hluboko v podloží a mohou tam přetrvávat po tisíciletí. Povrchový odtok je tok sladké vody po souši buď z deště, nebo z tajícího ledu. Odtok se může skrz potoky a jezera dostat do oceánů. K povrchovému odtoku dojde pouze tehdy, pokud je půda při silných srážkách nasycena vodou.

Kroky vodního cyklu jsou vysvětleny ve videu níže.

Salinita a vodní cyklus

Důležitou součástí koloběhu vody je, jak se voda mění v slanosti, což je množství rozpuštěných iontů ve vodě. Slaná voda v oceánech je vysoce slaná a obsahuje asi 35 000 mg rozpuštěných iontů na litr mořské vody. Odpařování je destilační proces, při kterém vzniká téměř čistá voda téměř bez rozpuštěných iontů. Jak se voda odpařuje, ponechává rozpuštěné ionty v původní kapalné fázi. Nakonec kondenzace tvoří mraky a někdy i srážky. Poté, co dešťová voda dopadne na pevninu, rozpouští minerály v hornině a půdě, což zvyšuje její slanost. Déšť a povrchový odtok jsou hlavní způsoby, kterými se minerály, včetně fosforu a síry, cyklují ze země do vody. Účinky odtoku na životní prostředí byly diskutovány v Biogeochemických cyklech. Sladká voda (jako jsou jezera, řeky a podzemní vody blízko povrchu) má relativně nízkou slanost.

Interakce člověka s vodním cyklem

Lidé mění vodní cyklus tím, že extrahují velké množství sladké vody z povrchových i podzemních vod (viz Využití vody). Změny ve využívání půdy, jako je odlesňování, zemědělství a urbanizace, navíc snižují vegetační pokryv, což snižuje infiltraci a zvyšuje povrchový odtok. (Vegetace přirozeně zachycuje srážky, když padají, zpomaluje odtok povrchových toků a zvyšuje rychlost infiltrace.) To zesiluje záplavy a zhoršuje erozi, snižuje kvalitu půdy a způsobuje znečištění sedimentů ve vodě. Lidé navíc přesměrují tok vody stavěním přehrad a akvaduktů (obrázek ( PageIndex {e} )). Z řeky Colorado v západních Spojených státech je odebráno nebo přesměrováno tolik vody, že navzdory značné velikosti je v některých letech suchá, než dorazí k moři v Mexiku. V extrémním případě se Aralské jezero ve střední Asii snížilo na pouhých 10% své původní velikosti poté, co byla voda odkloněna do zemědělství (více viz tato případová studie).

Obrázek ( PageIndex {e} ): Kalifornský akvadukt nese vodu potřebnou pro zemědělství ze severní Kalifornie do jižní Kalifornie. Obrázek od USGS (public domain).

Vodní zdroje

Sladkovodní zdroje jsou nakonec doplněny srážkami. Tuto vodu pak lze získat z povrchových vod, jako jsou řeky a jezera, a ze zvodněných vrstev, které ukládají podzemní vody.

Primární sladkovodní zdroje: Srážky

Úrovně srážek jsou po celém světě rozloženy nerovnoměrně, což ovlivňuje dostupnost sladké vody (obrázek ( PageIndex {f} )). Obecně díky nerovnoměrnému zahřívání Země a buněk globální cirkulace vzduchu, které jsou důsledkem rotace Země, vzduch stoupá blízko rovníku a poblíž 60 ° severní a jižní šířky a klesá na pólech a 30 ° severní a jižní šířky. Jak je uvedeno v části Climate Effects on Biomes, intenzivní sluneční světlo na rovníku ohřívá vzduch, což způsobuje jeho stoupání a ochlazování, což snižuje schopnost vzduchové hmoty zadržovat vodní páru a má za následek časté bouřky. Kolem 30 stupňů severní a jižní šířky klesající vzduchové podmínky produkují teplejší vzduch, což zvyšuje jeho schopnost zadržovat vodní páru a má za následek suché podmínky. Jak podmínky suchého vzduchu, tak teplé teploty těchto pásů zeměpisné šířky podporují odpařování.

Velikost kontinentů, hory, převládající větry, vzorce cirkulace oceánů a dokonce i blízkost vodních ploch mohou ovlivnit místní klimatické vzorce. Například když studený vítr fouká přes relativně teplé Velké solné jezero, vzduch se ohřívá, což způsobuje, že nabírá vlhkost. Toto místní zvýšení obsahu vlhkosti ve vzduchu může nakonec spadnout jako sníh nebo déšť na okolní hory, což je jev známý jako „srážky s jezerním efektem“.

Obrázek ( PageIndex {f} ): Roční průměr srážek podle zemí v roce 2014. Země s nejvyššími srážkami (3 000– 3 500 mm) se nacházejí v Nikaragui, Kostarice, Panamě, Kolumbii, Sierra Leone (v západní Africe), Bangladéši a na mnoha ostrovech je jihovýchodní Asie. Země s nejmenšími srážkami (0-100 mm) jsou Saúdská Arábie a několik severoafrických zemí. Spojené státy mají střední srážky (500–750 mm). Světové deštné pralesy rostou v oblastech s vysokými srážkami, zatímco oblasti s velmi malým množstvím srážek jsou pouště. Obrázek Náš svět v datech/Světová banka (CC-BY).

Ve Spojených státech stý poledník zhruba označuje hranici mezi vlhkými a suchými částmi země (obrázek ( PageIndex {g} )). K pěstování plodin západně od 100. poledníku je nutné zavlažování. Na Západě je povrchová voda uchovávána v nádržích (umělých jezerech) a horských sněhových pokrývkách a strategicky uvolňována systémem kanálů v dobách vysokého využití.

Obrázek ( PageIndex {g} ): Distribuce srážek ve Spojených státech. 100. poledník je přibližně tam, kde průměrné srážky přecházejí z relativně vlhkých do suchých. (Zdroj: US Geological Survey)

Povrchová voda: řeky a jezera

Řeky jsou důležitým vodním zdrojem pro zavlažování orné půdy a pitné vody pro mnoho měst po celém světě. Tekoucí voda z deště a roztátého sněhu na souši vstupuje do říčních kanálů povrchovým odtokem (obrázek ( PageIndex {h} )) a prosakováním z okolní pevniny. Geografická oblast odvodněná řekou a jejími přítoky se nazývá a rozvodí. Povodí řeky Mississippi zahrnuje přibližně 40% USA, což je opatření, které zahrnuje menší povodí, jako je řeka Ohio a řeka Missouri, které ji pomáhají zahrnovat. Mezi řeky, které mají mezinárodní spory o zásobování vodou, patří Colorado (Mexiko, jihozápad USA), Nil (Egypt, Etiopie, Súdán), Eufrat (Irák, Sýrie, Turecko), Ganga (Bangladéš, Indie) a Jordánsko (Izrael, Jordánsko) , Sýrie).

Obrázek ( PageIndex {h} ): Povrchový odtok, část pozemního toku ve vodním cyklu Zdroj: James M. Pease na Wikimedia Commons

Kromě řek mohou být jezera také vynikajícím zdrojem sladké vody pro lidské použití. Vodu obvykle přijímají z povrchového odtoku a podzemních vod. Budováním přehrad lidé vytvářejí umělá jezera (nádrže).

Zdroje podzemní vody

Ačkoli většina lidí na světě používá povrchovou vodu, podzemní voda je mnohem větší zásobárnou použitelné sladké vody, která obsahuje více než 30krát více vody než řeky a jezera dohromady. Jedná se o velkou plochu podpovrchové, porézní horninové jednotky nebo sedimentu, který zadržuje extrahovatelnou podzemní vodu vodonosná vrstva. The nasycená zóna zvodně je místo, kde podzemní voda zcela vyplňuje póry v zemských materiálech. The vodní hladina je nejvyšší úroveň, na které jsou póry plně nasyceny vodou (obrázek ( PageIndex {i} )).

Obrázek ( PageIndex {i} ): Nenasycené a nasycené zóny zvodně. Hladina vody je horní úrovní nasycené zóny. Obrázek od USGS (veřejná doména)

Kombinace místa, kde se dá voda (pórovitost) a schopnost pohybovat vodou (propustnost), dělá dobrou vodonosnou vrstvu. Pórovitost je míra otevřeného prostoru v horninách - vyjadřuje se jako procento otevřeného prostoru, které tvoří celkový objem materiálu horniny nebo sedimentu. Propustnost je míra propojenosti pórů ve skále nebo sedimentu. Spojení mezi póry umožňuje tomuto materiálu přenášet vodu. Pórovitost a propustnost jsou funkce složení půdních částic. Například jíly mají obecně velmi vysokou pórovitost, ale póry jsou špatně spojeny, což způsobuje nízkou propustnost.

Vodonosné vrstvy se běžně vrtají a instalují studny, aby poskytly vodu pro zemědělství a osobní potřebu. V mnoha případech se vodní vrstvy vyčerpávají rychleji, než se doplňují vodou pronikající shora. Podzemní voda je zvláště důležitým zdrojem v suchém podnebí, kde může být povrchová voda vzácná. Kromě toho je podzemní voda primárním zdrojem vody pro majitele venkovských domů a poskytuje 98% této potřeby vody v USA.

Jak je podzemní voda čerpána z vodních vrtů, obvykle existuje lokalizovaný pokles hladiny podzemní vody kolem studny nazývaný a kužel deprese (obrázek ( PageIndex {j} )). Když je velké množství studní, které dlouhodobě čerpají vodu, regionální hladina podzemní vody může výrazně klesnout. Tomu se říká těžba podzemních vod, které mohou vynutit vrtání hlubších, dražších vrtů, které se běžně setkávají s více slanou podzemní vodou. Řeky, jezera a umělá jezera (nádrže) mohou být také vyčerpány kvůli nadměrnému využívání. Některé velké řeky, například Colorado v USA a Žlutá v Číně, během několika let vysychají.

Obrázek ( PageIndex {j} ): Jak se podzemní voda získává ze studny, hladina podzemní vody se ponoří a vytváří kužel deprese. Obrázek Tara Gross/USGS (veřejná doména).

Dalším problémem vodních zdrojů spojeným s těžbou podzemních vod je vniknutí slané vody, kde přečerpávání sladkovodních zvodněných vrstev poblíž oceánských pobřežních oblastí způsobuje, že se slaná voda dostává do sladkovodních zón. Pokles hladiny podzemní vody kolem kužele deprese ve vodonosné vrstvě může změnit směr regionálního proudění podzemní vody, což by mohlo vysílat blízké znečištění směrem k čerpací studni místo od ní. Nakonec problémy pokles (postupné propadávání zemského povrchu na velké ploše) a závrty (rychlé potopení povrchu země na malé ploše) se může vyvinout v důsledku poklesu hladiny podzemní vody. Vzhledem k tomu, že póry ve zvodně se zhroutí, když dojde k poklesu, toto trvale snižuje schopnost zvodně zadržovat vodu v budoucnosti.

Podzemní voda se doplňuje infiltrací, prosakováním z povrchových vod (jezera, řeky, nádrže a bažiny), povrchovou vodou záměrně čerpanou do země, zavlažováním a podzemními systémy čištění odpadních vod (septiky). Dobijte oblasti jsou místa, kde povrchová voda infiltruje půdu, místo aby stékala do řek nebo se vypařovala (obrázek ( PageIndex {k} )). Dobíjecí oblasti jsou obecně topograficky nejvyšší poloha zvodně. Vyznačují se potoky, které leží pod hladinou vody, a sedimentem nebo horninou, která umožňuje infiltraci do podpovrchové vrstvy. Mokřady jsou například vynikající dobíjecí oblasti. Dobíjecí oblasti označují začátek cest toku podzemních vod.

Dobíjení může být navozeno prostřednictvím praxe správy kolektorů při skladování a regeneraci kolektoru. Injekční studny umožňují lidem zvýšit rychlost dobíjení do systému kolektoru čerpáním vody do kolektoru (obrázek ( PageIndex {k} )). Vstřikovací studny jsou regulovány státními a federálními vládami, aby zajistily, že injektovaná voda nebude mít negativní dopad na kvalitu nebo zásobování stávající podzemní vody ve vodonosné vrstvě. Některé zvodně jsou schopné ukládat značné množství vody, což vodohospodářům umožňuje využívat systém zvodně jako povrchovou nádrž. Voda je ve vodonosné vrstvě skladována v obdobích nízké potřeby vody a vysokého zásobování vodou a později je extrahována v dobách vysoké poptávky po vodě a při nízkém zásobování vodou.

Obrázek ( PageIndex {k} ): Podzemní vodu je možné doplňovat pomocí přírodních dobíjecích oblastí i umělých injekčních studní. Obrázek od USGS (public domain).

Níže uvedené video vysvětluje důležitost podzemních vod v Kalifornii a jak mohou legislativa a technologie pomoci spravovat zdroje podzemních vod.


4.2.1: Zásobování sladkou vodou a vodní cyklus - biologie

Při pohledu z vesmíru je jednou z nejvýraznějších vlastností naší domovské planety voda v kapalné i zmrzlé formě, která pokrývá přibližně 75% povrchu Země a rsquos. Geologické důkazy naznačují, že za posledních 3,8 miliardy let a téměř po celou dobu její existence na Zemi pravděpodobně proteklo velké množství vody. Předpokládá se, že původně dorazila na povrch emisemi starověkých sopek, je voda životně důležitou látkou, která odlišuje Zemi od ostatních planet v naší sluneční soustavě. Zejména voda se jeví jako nezbytná přísada pro rozvoj a výživu života.

Země je vodní planeta: tři čtvrtiny povrchu pokrývá voda a oblohu naplňují mraky bohaté na vodu. (NASA.)

Voda, voda, všude

Voda je prakticky všude na Zemi. Kromě toho je to jediná známá látka, která může přirozeně existovat jako plyn, kapalina a pevná látka v relativně malém rozsahu teplot a tlaků vzduchu na povrchu Země a rsquos.

Voda je jedinou běžnou látkou, která může existovat přirozeně jako plyn, kapalina nebo pevná látka v relativně malém rozsahu teplot a tlaků na povrchu Země a rsquos. Někdy jsou dokonce všechny tři státy přítomny ve stejnou dobu a na stejném místě, jako například při této zimní erupci gejzíru v Yellowstonském národním parku. (Photo & copy2008 haglundc.)

Celkově je obsah vody Země a rsquos asi 1,39 miliardy kubických kilometrů (331 milionů kubických mil), přičemž většina z toho, asi 96,5%, je v globálních oceánech. Pokud jde o zbytek, přibližně 1,7% je uloženo v polárních ledovcích, ledovcích a stálém sněhu a dalších 1,7% je uloženo v podzemních vodách, jezerech, řekách, potocích a půdě. Pouze tisícina 1% vody na Zemi existuje jako vodní pára v atmosféře.

I přes své malé množství má tato vodní pára na planetu obrovský vliv. Vodní pára je silným skleníkovým plynem a je hlavním hybatelem počasí a podnebí Země a rsquos, když cestuje po celém světě a přenáší s ním latentní teplo. Latentní teplo je teplo získané molekulami vody při jejich přechodu z kapaliny nebo pevné látky do páry. Teplo se uvolňuje, když molekuly kondenzují z páry zpět do kapalné nebo pevné formy, čímž vznikají oblakové kapičky a různé formy srážek.

Vodní pára & mdash a s ní energie & mdashis nesené po celém světě meteorologickými systémy. Tento satelitní snímek ukazuje rozložení vodní páry v Africe a Atlantském oceánu. Bílé oblasti mají vysokou koncentraci vodní páry, zatímco tmavé oblasti jsou relativně suché. Nejjasnější bílé oblasti jsou tyčící se bouřkové mraky. Obraz byl pořízen ráno 2. září 2010 společností SEVIRI na palubě METEOSAT-9. [Sledujte tuto animaci (23 MB QuickTime) podobných dat a sledujte pohyb vodní páry v průběhu času.] (Image & copy2010 EUMETSAT.)

Odhad globální distribuce vody Objem (1000 km 3) Procento celkové vody Procento sladké vody
Oceány, moře a zálivy 1,338,000 96.5 -
Ledové čepice, ledovce a trvalý sníh 24,064 1.74 68.7
Podzemní vody 23,400 1.7 -
Čerstvý (10,530) (0.76) 30.1
Solný (12,870) (0.94) -
Vlhkost půdy 16.5 0.001 0.05
Mletý led a Permafrost 300 0.022 0.86
Jezera 176.4 0.013 -
Čerstvý (91.0) (0.007) .26
Solný (85.4) (0.006) -
Atmosféra 12.9 0.001 0.04
Bažinatá voda 11.47 0.0008 0.03
Řeky 2.12 0.0002 0.006
Biologická voda 1.12 0.0001 0.003
Celkový 1,385,984 100.0 100.0
Zdroj: Gleick, P. H., 1996: Vodní zdroje. In Encyclopedia of Climate and Weather, ed. od S. H. Schneidera, Oxford University Press, New York, sv. 2, str. 817-823.

Pro lidské potřeby je zvláště důležité množství sladké vody na Zemi a mdash pro pití a zemědělství a mdashis. Sladká voda existuje v jezerech, řekách, podzemních vodách a je zmrzlá jako sníh a led. Odhady podzemních vod je obzvláště obtížné provést a velmi se liší. (Hodnota ve výše uvedené tabulce je blízko horního konce rozsahu.)

Podzemní voda může představovat přibližně 22 až 30% sladké vody, přičemž většina zbývajících 78 až 70% tvoří led (včetně ledovců, ledovců, stálého sněhu, podzemního ledu a permafrostu).

Vícefázová cesta

Vodní nebo hydrologický cyklus popisuje pouť vody, když se molekuly vody dostanou z povrchu Země na povrch do atmosféry a zpět, v některých případech až pod povrch. Tento gigantický systém, poháněný energií ze Slunce, je kontinuální výměnou vlhkosti mezi oceány, atmosférou a zemí.

Voda Earth & rsquos se nepřetržitě pohybuje atmosférou, do oceánů a ven z nich, přes povrch země a pod zemí. (Obrázek s laskavým svolením NOAA National Weather Service Jetstream.)

Studie odhalily, že odpařování a proces, při kterém se voda mění z kapaliny na plyn a z oceánů, moří a dalších vodních ploch (jezera, řeky, potoky), poskytuje téměř 90% vlhkosti v naší atmosféře. Většinu ze zbývajících 10% nalezených v atmosféře uvolňují rostliny transpirací. Rostliny nasávají vodu svými kořeny a poté ji uvolňují malými póry na spodní straně listů. Kromě toho velmi malá část vodní páry vstupuje do atmosféry sublimací, což je proces, při kterém se voda mění přímo z pevné látky (led nebo sníh) na plyn. Postupné zmenšování sněhových břehů v případech, kdy teplota zůstává pod bodem mrazu, vyplývá ze sublimace.

Odpařování, transpirace, sublimace a vulkanické emise dohromady tvoří téměř veškerou vodní páru v atmosféře, která není přes lidské činnosti vnášena. Zatímco odpařování z oceánů je primárním prostředkem pro řízení části povrchu k atmosféře hydrologického cyklu, transpirace je také významná. Například kukuřičné pole o velikosti 1 akr může denně vystříknout až 4 000 galonů vody.

Poté, co voda vstoupí do spodní atmosféry, stoupající proudy vzduchu ji unášejí nahoru, často vysoko do atmosféry, kde je vzduch chladnější. V chladném vzduchu vodní pára s větší pravděpodobností kondenzuje z plynu do kapaliny za vzniku mrakových kapiček. Cloudové kapičky mohou růst a produkovat srážky (včetně deště, sněhu, plískanic, mrazivého deště a krupobití), což je primární mechanismus pro transport vody z atmosféry zpět na povrch Země a rsquos.

Když srážky spadnou na zemský povrch, sledují různé cesty ve svých následujících cestách. Část z nich se vypařuje a vracejí se do atmosféry, některé prosakují do země jako půdní vlhkost nebo podzemní voda a některé odtékají do řek a potoků. Téměř veškerá voda nakonec odtéká do oceánů nebo jiných vodních ploch, kde cyklus pokračuje. V různých fázích cyklu je část vody zachycena lidmi nebo jinými formami života k pití, praní, zavlažování a celé řadě dalších použití.

Podzemní voda se nachází ve dvou široce definovaných vrstvách půdy, & ldquozone provzdušňování, & rdquo, kde jsou mezery v půdě vyplněny vzduchem i vodou, a dále dolů & ldquozone nasycení, & rdquo, kde jsou mezery zcela vyplněny vodou . Hranice mezi těmito dvěma zónami je známá jako hladina podzemní vody, která stoupá nebo klesá se změnou množství podzemní vody.

Množství vody v atmosféře je v každém okamžiku pouze 12 900 kubických kilometrů, což je nepatrný zlomek celkového zásobování vodou Earth & rsquos: pokud by úplně pršelo, atmosférická vlhkost by pokryla povrch Země & rsquos do hloubky pouhých 2,5 centimetru. Ovšem mnohem více vody a faktů, každý rok kolem ní prošlo kolem 495 000 kubických kilometrů & mdashare. Je to, jako kdyby bylo celé množství vody ve vzduchu odstraněno a doplněno téměř 40krát za rok.

Tato mapa ukazuje rozložení vodní páry v celé hloubce atmosféry v průběhu srpna 2010. I nejmokřejší oblasti by vytvořily vrstvu vody hlubokou pouze 60 milimetrů, kdyby byla kondenzována na povrchu. (Obrázek NASA od Roberta Simmona, pomocí dat AIRS a AMSU.)

Voda se neustále odpařuje, kondenzuje a vysráží a na globálním základě se odpařování přibližně rovná srážení. Kvůli této rovnosti zůstává celkové množství vodní páry v atmosféře v průběhu času přibližně stejné. Nad kontinenty však srážení běžně převyšuje odpařování a naopak nad oceány odpařování převyšuje srážky.

V případě oceánů by kontinuální přebytek odpařování versus srážení nakonec nechal oceány prázdné, pokud by nebyly doplňovány dalšími prostředky. Nejen, že jsou doplňovány, a to převážně odtokem z pevniny, ale za posledních 100 let byly přes-doplněno: hladina moře na celém světě se v průběhu dvacátého století zvýšila přibližně o 17 centimetrů.

Hladina moře za poslední století stoupá, částečně kvůli tepelné expanzi oceánu při jeho oteplování a částečně kvůli tání ledovců a ledovců. (Graph & copy2010 Australian Commonwealth Scientific and Research Organisation.)

Hladina moře stoupla jednak kvůli oteplování oceánů, což způsobilo expanzi vody a zvětšení objemu, a také proto, že do oceánu pronikalo více vody, než kolik ji opouští odpařováním nebo jinými prostředky. Primární příčinou zvýšené hmotnosti vody vstupující do oceánu je otelení nebo tání suchozemského ledu (ledové pláty a ledovce). Mořský led je již v oceánu, takže zvýšení nebo snížení ročního množství mořského ledu významně neovlivňuje hladinu moře.

Ledovce Blackfoot (vlevo) a Jackson (vpravo), oba v horách národního parku Glacier, byly spojeny podél jejich okrajů v roce 1914, ale od té doby ustoupily do samostatných alpských kruhů. Tání ledovcového ledu je hlavním faktorem, který zvyšuje hladinu moří. [Fotografie od E. B. Stebinger, archiv národního parku Glacier (1911) a Lisa McKeon, USGS (2009).]

V celém hydrologickém cyklu existuje mnoho cest, kterými by se mohla molekula vody řídit. Voda na dně jezera Superior může nakonec stoupnout do atmosféry a v Massachusetts padat jako déšť. Odtok z deště Massachusetts může odtékat do Atlantského oceánu a obíhat na severovýchod směrem k Islandu, určenému k tomu, aby se stal součástí kryhy mořského ledu, nebo po odpaření do atmosféry a srážek jako sníh součástí ledovce.

Molekuly vody mohou absolvovat obrovské množství cest a rozvětvených stezek, které je znovu a znovu vedou třemi fázemi ledu, kapalné vody a vodní páry. Například molekuly vody, které kdysi padaly před 100 lety jako déšť na prarodiče a statek rsquo v Iowě, nyní mohou padat jako sníh na vaši příjezdovou cestu v Kalifornii.

Cyklus vody a změna klimatu

Mezi nejzávažnější problémy vědy o Zemi a environmentální politiky, jimž společnost čelí, patří potenciální změny ve vodním cyklu Země a rsquos v důsledku změny klimatu. Vědecká komunita nyní obecně souhlasí s tím, že klima Země a rsquos prochází změnami v reakci na přirozenou variabilitu, včetně sluneční variability, a zvyšující se koncentrace skleníkových plynů a aerosolů. Kromě toho je rozšířena shoda v tom, že tyto změny mohou hluboce ovlivnit koncentrace vodní páry v atmosféře, mraky, vzorce srážek a vzorce odtoku a toku.

Globální změna klimatu ovlivní koloběh vody, v některých oblastech pravděpodobně způsobí trvalé sucho a v jiných časté povodně. (Fotografie a kopírování2008 Garry Schlatter.)

Například když se spodní atmosféra zahřívá, rychlost odpařování se zvýší, což povede ke zvýšení množství vlhkosti cirkulující v troposféře (nižší atmosféra). Pozorovaným důsledkem vyšších koncentrací vodních par je zvýšená frekvence intenzivních srážek, zejména nad pevninou. Navíc kvůli teplejším teplotám padá více srážek jako déšť než jako sníh.

Jedním z očekávaných účinků změny klimatu bude zvýšení intenzity srážek: větší část srážek spadne za kratší dobu, než je historicky. Modrá představuje oblasti, kde klimatické modely předpovídají nárůst intenzity do konce 21. století, hnědá představuje předpokládaný pokles. (Mapa upravena ze čtvrté hodnotící zprávy IPCC.)

V částech severní polokoule vede dřívější příchod jarních podmínek k dřívějším vrcholům tání sněhu a následným tokům řek. V důsledku toho jsou období s nejvyšší potřebou vody, obvykle léto a podzim, ovlivněna sníženou dostupností čerstvé vody.

Změny odtoku vody do řek a potoků jsou dalším očekávaným důsledkem změny klimatu na konci 21. století. Tato mapa ukazuje předpokládané zvýšení odtoku v modré a snížení v hnědé a červené. (Mapa od Roberta Simmona, využívající data od Chris Milly, NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory.)

Teplejší teploty vedly v některých oblastech ke zvýšenému vysychání povrchu pevniny, což mělo za následek zvýšený výskyt a závažnost sucha. Index závažnosti sucha v Palmeru, který je měřítkem vlhkosti půdy pomocí měření srážek a hrubých odhadů změn ve vypařování, ukázal, že od roku 1900 do roku 2002 zažívá africká oblast Sahel drsnější podmínky sucha. Tentýž index také naznačuje opačný trend v jižní Jižní Americe a na jihu centrálních Spojených států.

Během minulého století došlo ke změnám v koloběhu vody v důsledku kombinace přírodních variací a lidského působení. Od roku 1900 do roku 2002 se sucho zhoršilo v subsaharské a jižní Africe, východní Brazílii a Íránu (hnědá). Západní Rusko, jihovýchodní Jižní Amerika, Skandinávie a jižní Spojené státy měly za stejné období méně závažná sucha (zelená). (Mapa upravena ze čtvrté hodnotící zprávy IPCC.)

Ačkoli výše popsané krátké scénáře představují malou část pozorovaných změn ve vodním cyklu, je třeba poznamenat, že v předpověď budoucího klimatu. Tyto nejistoty vyplývají z naprosté složitosti klimatického systému, nedostatečných a neúplných datových souborů a nekonzistentních výsledků současných klimatických modelů. Nejmodernější (ale stále neúplné a nedokonalé) klimatické modely konzistentně předpovídají, že srážky se stanou variabilnějšími, se zvýšeným rizikem sucha a záplav v různých dobách a na různých místech.

Pozorování koloběhu vody

Satelity na oběžné dráze nyní shromažďují data relevantní pro všechny aspekty hydrologického cyklu, včetně odpařování, transpirace, kondenzace, srážení a odtoku. NASA má dokonce jeden satelit, Aqua, pojmenovaný konkrétně podle informací, které shromažďuje o mnoha složkách koloběhu vody.

Společnost Aqua byla uvedena na trh 4. května 2002 se šesti přístroji pro pozorování Země: atmosférickým infračerveným sirénou (AIRS), vyspělou mikrovlnnou sondážní jednotkou (AMSU), vlhkoměrným zařízením pro Brazílii (HSB) a pokročilým mikrovlnným skenovacím radiometrem pro pozorování Země. System (AMSR-E), Spectroradiometer s průměrným rozlišením (MODIS) a Clouds and Earth & rsquos Radiant Energy System (CERES).

Satelit NASA & rsquos Aqua nese sadu nástrojů určených primárně ke studiu koloběhu vody. (Snímek NASA od Marit Jentoft-Nilsen.)

Vzhledem k tomu, že vodní pára je primárním skleníkovým plynem Země a rsquos a významně přispívá k nejistotám v projekcích budoucího globálního oteplování, je důležité pochopit, jak se mění v systému Země. V prvních letech mise Aqua poskytly společnosti AIRS, AMSU a HSB vesmírná měření atmosférické teploty a vodní páry, která byla přesnější než jakákoli, která byla získána dříve, než senzory také prováděly měření z více nadmořských výšek než jakýkoli předchozí senzor. HSB již není v provozu, ale systém AIRS/AMSU nadále poskytuje vysoce kvalitní měření atmosférické teploty a vodní páry.

Přístroje Aqua & rsquos AIRS a AMSU měří relativní vlhkost na více úrovních tlaku, které odpovídají nadmořské výšce. V blízkosti povrchu (100 kPa) je vzduch nad oceánem téměř nasycen vodou, zatímco nad Austrálií je suchý. Obecně je sušší výše v atmosféře (60 kPa), kromě případů, kdy konvekce zvedá vlhkost do vzduchu. Na dolním okraji stratosféry (10 kPa) je vzduch téměř univerzálně suchý. (Mapy NASA od Roberta Simmona, založené na datech AIRS/AMSU.)

Novější studie využívající údaje AIRS prokázaly, že většina oteplování způsobeného oxidem uhličitým nepochází přímo z oxidu uhličitého, ale spíše ze zvýšené vodní páry a dalších faktorů, které počáteční oteplování zesilují. Jiné studie ukázaly lepší odhad dopadu hurikánu v Bengálském zálivu začleněním měření teploty AIRS a lepší porozumění rozsáhlým atmosférickým vzorům, jako je Madden-Julianova oscilace.

Kromě důležitosti pro naše počasí hrají mraky také důležitou roli v regulaci klimatického systému Země a rsquos. MODIS, CERES a AIRS shromažďují data relevantní pro studium mraků. Data mraků zahrnují výšku a plochu mraků, kapalnou vodu, kterou obsahují, a velikosti kapiček mraků a částic ledu. Velikost částic mraku ovlivňuje to, jak odrážejí a absorbují přicházející sluneční světlo, a odrazivost (albedo) mraků hraje hlavní roli v energetické rovnováze Země a rsquos.

Vysoká, tenká cirrová mračna odrážejí relativně málo slunečního světla zpět do vesmíru ve srovnání s množstvím odraženým hustými kupovitými mraky. Tato mapa ukazuje odrazivost cirrusových mraků [s maximálně 30 procenty (zobrazeno bíle)] v březnu 2010. (Mapa od Roberta Simmona s využitím údajů týmu MODIS Atmosphere.)

Jednou z mnoha proměnných monitorů AMSR-E jsou globální srážky. Senzor měří mikrovlnnou energii, z nichž některé procházejí mraky, a tak senzor dokáže detekovat srážky i pod mraky.

Voda v atmosféře je stěží jediným ohniskem mise Aqua. Ke studiu mořského ledu se mimo jiné používají AMSR-E a MODIS. Mořský led je pro zemský systém důležitý nejen jako důležitý prvek v prostředí ledních medvědů, tučňáků a některých druhů tuleňů, ale také proto, že dokáže izolovat podkladovou kapalnou vodu proti tepelným ztrátám v často mrazivé překrývající se polární atmosféře a protože odráží sluneční světlo, které by jinak bylo k dispozici k ohřevu oceánu.

Pokud jde o mořský led, AMSR-E a MODIS poskytují doplňkové informace. AMSR-E nezaznamenává tolik podrobností o vlastnostech ledu jako MODIS, ale dokáže odlišit led od otevřené vody, i když je zataženo.Měření AMSR-E s vylepšeným rozlišením a přesností pokračuje v satelitním záznamu změn v rozsahu polárního ledu, který sahá až do 70. let minulého století.

AMSR-E a MODIS také zajišťují monitorování sněhové pokrývky na souši, což je další klíčový indikátor změny klimatu. Stejně jako u mořského ledu, AMSR-E umožňuje rutinní monitorování sněhu, bez ohledu na oblačnost, ale s menšími prostorovými detaily, zatímco MODIS vidí větší prostorové detaily, ale pouze za bezoblačných podmínek.

Pokud jde o kapalnou vodu na souši, AMSR-E poskytuje informace o půdní vlhkosti, která je zásadní pro vegetaci včetně zemědělských plodin. Monitorování půdní vlhkosti AMSR-E & rsquos globálně umožňuje například včasnou identifikaci známek sucha.

Více pozorování vodního cyklu

Aqua je nejkomplexnější z misí vodního cyklu NASA a rsquos, ale není to jen samotný úkol. Ve skutečnosti má satelit Terra na palubě také přístroje MODIS a CERES a několik dalších kosmických lodí provedlo nebo provádí unikátní měření vodního cyklu.

Satelit Ice, Cloud a Land Elevation Satellite (ICESat) byl vypuštěn v lednu 2003 a shromažďoval data o topografii ledových příkrovů Země, rsquos, oblacích, vegetaci a tloušťce mořského ledu vypínat a zapínat do října 2009. Nový Mise ICESat, ICESat-2, se nyní vyvíjí a její spuštění je naplánováno na rok 2015.

Přesné pozorování povrchové výšky arktického mořského ledu ICESat & rsquos umožnilo měření tloušťky ledu. Tyto obrázky ukazují, že mořský led ztenčil od podzimu 2003 do podzimu 2008. Tmavě modré oblasti jsou tenký led, bílé oblasti jsou silný led, šedé oblasti jsou pevniny a světle modrá jih od ledového balíčku představuje otevřenou vodu. (Obrázky NASA od NASA GSFC Scientific Visualization Studio, využívající data ICESat.)

Experiment Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) je jedinečná mise, která se skládá ze dvou kosmických lodí, které obíhají jeden za druhým, a změny vzdálenosti mezi nimi poskytují informace o gravitačním poli na Zemi níže. Protože gravitace závisí na hmotnosti, některé změny gravitace v průběhu času signalizují posun vody z jednoho místa na Zemi na druhé. Prostřednictvím měření měnících se gravitačních polí jsou vědci GRACE schopni odvodit informace o změnách hmotnosti ledových příkrovů a ledovců a dokonce o změnách podzemních vod po celém světě.

Tyto údaje GRACE ukazují měsíční rozdíly v gravitaci vypočítané ze základního období 2003-2007. Velké kontrasty v Amazonii jsou způsobeny sezónními změnami srážek. (Mapy NASA od Roberta Simmona s použitím dat GRACE.)

CloudSat posouvá vědce dopředu a porozumí hojnosti, distribuci, struktuře a zářivým oblakům (jak absorbují a vyzařují energii, včetně tepelné infračervené energie unikající z povrchu Země a rsquos). Od roku 2006 CloudSat létal na prvním satelitním cloudovém radaru s milimetrovými vlnami a nástroji mdashan, který je 1000krát citlivější než stávající meteorologické radary na zemi. Na rozdíl od pozemních meteorologických radarů, které využívají k detekci částic velikosti dešťové kapky vlnové délky v centimetrech, radar CloudSat & rsquos umožňuje detekci mnohem menších částic kapalné vody a ledu ve velkých hmotách mraků, které významně přispívají k našemu počasí.

Radar CloudSat & rsquos měří vertikální rozložení mraků, jako je tento profil hurikánu Julia. (Obrázek NASA od Jesse Allena, založený na datech MODIS a CloudSat.)

Společné NASA a francouzské družice Cloud-Aerosol Lidar a Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO) poskytují nový pohled na úlohu, kterou mraky a atmosférické aerosoly (částice jako prach a znečištění) hrají při regulaci počasí, podnebí a kvality ovzduší na Zemi a rsquos. CALIPSO kombinuje aktivní laserový přístroj s pasivními infračervenými a viditelnými zobrazovacími zařízeními a zkoumá vertikální strukturu a vlastnosti tenkých mraků a aerosolů po celém světě.

CloudSat (nahoře) a CALIPSO (dole) jsou dva satelity poskytující detailní pohled na strukturu mraků. (Obrázky NASA od Marit Jentoft-Nilsen.)


Sladkovodní ekosystém

Světová poptávka po sladké vodě je vysoká, i když nabídka je omezená. Jak můžeme být s tímto zásadním zdrojem a jeho ekosystémy zodpovědnější?

Biologie, ekologie, ochrana, věda o Zemi

Horský potok

Horský potok protékající skotským Inverpolly.

Fotografie od Education Images

Každá živá bytost na Zemi potřebuje k životu vodu, ale více než sto tisíc druhů, včetně té naší, potřebuje speciální druh vody, který se nachází pouze na určitých místech a je velmi vzácný: sladká voda. Rostliny, zvířata, mikrobi, skály, půda, sluneční světlo a voda nacházející se v tomto cenném zdroji a v jeho okolí jsou součástí toho, čemu se říká sladkovodní ekosystém. Méně než tři procenta vody naší planety a rsquos tvoří sladká voda a méně než polovina z nich je k dispozici ve formě kapaliny, zbytek je uzavřen jako led v polárních čepicích a ledovcích. Z těchto důvodů jsou sladkovodní ekosystémy vzácným zdrojem.

Kde je sladká voda?

Sladká voda začíná jako vodní pára, která se vypařila z povrchu oceánů, jezer a dalších vodních ploch. Když tato pára stoupá vzhůru, zanechává za sebou soli a další nečistoty a stává se & ldquofresh. & Rdquo Vodní pára se shromažďuje v unášených oblacích, které nakonec uvolňují vodu zpět na Zemi ve formě deště nebo sněhu.

Poté, co sladká voda dosáhne srážek k zemi, teče z kopce krajinou zvanou rozvodí k jezerům, rybníkům, řekám, potokům a mokřadům. Sladkou vodu však lze najít i na méně zjevných místech. Více než polovina všech sladkých vod na naší planetě prosakuje přes půdu a mezi kameny a tvoří zvodně, které jsou naplněné podzemní vodou. Horní povrch zvodně se nazývá vodní hladina, a to je hloubka, kde se vrtají studny, které přinášejí čerstvou vodu do měst a domů.

Studium sladkovodních ekosystémů

Na vulkanickém ostrovním státě Island průzkumník Jo ́ni ́na Herdi ́s O ́lafsdo ́ttir studuje sladkovodní ekosystémy, které se vyvíjejí z podzemních vod prosakujících do trhlin. Tyto trhliny jsou velké trhliny, které jsou způsobeny tím, že tektonické desky pod zemí se posouvají a táhnou podloží od sebe. Křišťálově modrá voda v těchto prasklinách je sotva nad teplotou mrazu. Olafsdo ́ttir nosí potápěčské vybavení, klesá do vody a sbírá biologické vzorky a zaznamenává poznámky o druzích ryb, korýšů, řas a dalších mikrobů, které najde. Byla jednou z prvních vědců, kteří kdy popsali biologickou rozmanitost v těchto islandských puklinových ekosystémech.

Vědci, kteří studují sladkovodní ekosystémy, se nazývají limnologové. Limnologové se chtějí dozvědět, jaká stvoření žijí v ekosystému a jak spolu vzájemně komunikují prostřednictvím potravinového webu ekosystémů a rsquos, a také o tom, jak interagují se svým prostředím. Tyto znalosti mohou vědcům pomoci zjistit, kdy je sladkovodní ekosystém zdravý a kdy může být v nebezpečí.

Změna vyvážení

Sladkovodní ekosystémy přirozeně sdílejí zdroje mezi stanovišti. Ekosystémy řek a potoků například přinášejí soli a živiny z hor do jezer, rybníků a mokřadů v nižších polohách a nakonec tyto živiny přinášejí do oceánu. Tyto vodní cesty také umožňují migrujícím druhům, jako je losos, přinášet živiny z oceánu do sladkovodních ekosystémů proti proudu.

Jezera a rybníky si naopak mohou vyměňovat živiny v sezónním cyklu. Studená voda je hustší než teplá voda, takže klesá ke dnu, kde je udržována celkem ustálená teplota. Jak však teplota vzduchu klesá s příchodem zimy, voda, která je nejblíže povrchu, může klesnout pod teplotu vody na dně jezera, což způsobí, že se potopí a teplejší spodní voda stoupne. Stejný proces se děje, když se plovoucí povrchový led na jaře roztaví do velmi studené vody. Během těchto období se živiny vytékají z podlahy a vynášejí se na povrch.

Je normální, že se ekosystémy setkávají se změnami. Teploty mohou kolísat, populace může stoupat a klesat a déšť může přinést množství vody a poté se během sucha zužuje. Rostliny, živočichové a mikrobi ve zdravých sladkovodních ekosystémech jsou odolní a mají adaptace, které jim umožňují přiměřeně se přizpůsobit, dokud se neobnoví ideální podmínky. Pokud se však některý prvek ekosystému příliš liší od normy, rovnováha celého systému může začít selhávat.

Známky nebezpečí

Lidé používají sladkou vodu mnoha způsoby, ale pokud nejsme opatrní, mohou být tyto činnosti pro sladkovodní ekosystémy nebezpečné. Nadměrný rybolov, znečištění a narušení krajiny prostřednictvím projektů, jako jsou přehrady a odlesňování, je jen několik způsobů, jak můžeme tyto ekosystémy a mdashand nakonec náš vlastní přístup ke sladké vodě a mdashat ohrozit. Když jsou změny, které způsobíme, příliš velké nebo příliš náhlé, pak se ekosystémy snaží odrazit.

Příkladem tohoto druhu náhlé změny je, když invazivní druh vstoupí do oblasti, což se stalo v roce 2009 poblíž města Madison ve Wisconsinu, když blecha ostnatá (Bythotrephes longimanus) byl detekován v jezeře Mendota. Ostnatá vodní blecha, původem z ruských a evropských jezer, přišla do Severní Ameriky v 80. letech 20. století s nákladními loděmi, které cestovaly přes Atlantik a po řece svatého Vavřince k Velkým jezerům. Nakonec byli tito malí pasažéři přeneseni po souši k jezeru Mendota, a právě tam rozpoutali kaskádu chaosu.

Ostnaté vodní blechy rádi jedí Daphnia pulicaria plankton, které jsou důležité pro ekosystém Lake Mendota, protože jedí zelené řasy, které by jinak vyrostly mimo kontrolu. D. pulicaria je také klíčovým zdrojem potravy pro ryby v jezeře. Jak se populace blech ostnatých vod zvyšovala, řasy začaly přerůstat a snižovat obsah kyslíku ve vodě, což způsobilo, že ryby uhynuly a voda v jezeře začala být kalná. O deset let později se v jezeře Mendota stále daří ostnatým vodním blechám a nyní nový invazivní druh mušle zebra (Dreissena polymorpha), přebírá dno jezera. Jakmile se invazivní druh usadí ve sladkovodním ekosystému, je téměř nemožné jej dostat ven.

Vědci jako kanadský vodní ekolog Dalal Hanna mohou pomoci vyhnout se takovým katastrofám studiem ekosystémů a určováním bodů lidské interakce, které by mohly způsobit potíže. Hanna zkoumala sladkovodní ryby v afrických tocích a ptáky, kteří žijí v blízkosti sladkovodních ekosystémů v Kanadě. Dnes vyvíjí užitečná opatření a strategie řízení, aby komunity mohly posoudit, jak vyvážit svou potřebu & ldquoecosystem služeb & rdquo, jako je pitná voda, rekreace a prevence před povodněmi, se zdravím sladkovodních ekosystémů, na které spoléhají.


37.3 Biogeochemické cykly

V této části prozkoumáte následující otázky:

  • Jaké jsou základní fáze biogeochemických cyklů vody, dusíku, fosforu a síry?
  • Jak lidské činnosti ovlivnily tyto biogeochemické cykly a jaké jsou potenciální důsledky pro Zemi?

Připojení pro kurzy AP ®

Jak jsme se dozvěděli v Energetickém toku ekosystémy, energie prochází jednosměrnou cestou (proudí směrově) přes trofické úrovně v ekosystému. Látka, která obsahuje živé organismy, je však konzervována a recyklována prostřednictvím takzvaného biogeochemické cykly. Šest nejběžnějších prvků spojených s organickými molekulami - uhlík, dusík, vodík, kyslík, fosfor a síra - má různé chemické formy a může existovat po dlouhou dobu v zemské atmosféře, na souši, ve vodě nebo pod povrchem naší planety . V této recyklaci materiálů z prostředí do živých organismů hrají roli geologické procesy, včetně zvětrávání a eroze. Pro účely AP ® to děláte ne potřebujete znát detaily každého biogeochemického cyklu, ačkoli některé detaily těchto cyklů jsou popsány v této části.

Prezentované informace a příklady zdůrazněné v sekci podporují koncepty popsané v Big Idea 2 a Big Idea 4 rámce osnov biologie AP ®. Cíle učení AP ® uvedené v rámci kurikula poskytují transparentní základ pro kurz biologie AP ®, laboratorní zkušenosti založené na průzkumu, instruktážní činnosti a otázky ke zkoušce AP ®. Cíl učení spojuje požadovaný obsah s jednou nebo více ze sedmi vědeckých postupů.

Velký nápad 2 Biologické systémy využívají volnou energii a molekulární stavební bloky k růstu, reprodukci a udržování dynamické homeostázy.
Trvalé porozumění 2.A Růst, reprodukce a údržba živých systémů vyžadují volnou energii a hmotu.
Základní znalosti 2.A.3 Organismy si musí vyměňovat hmotu s prostředím, aby rostly, reprodukovaly a udržovaly organizaci.
Vědecká praxe 1.1 Student může vytvářet reprezentace a modely přírodních nebo umělých jevů a systémů v doméně.
Vědecká praxe 1.4 Student může pomocí reprezentací a modelů analyzovat situace nebo kvalitativně a kvantitativně řešit problémy.
Cíl učení 2.9 Student je schopen graficky nebo kvantitativně modelovat výměnu molekul mezi organismem a jeho prostředím a následné využití těchto molekul k budování nových molekul, které usnadňují dynamickou homeostázu, růst a reprodukci.
Velký nápad 4 Biologické systémy interagují a tyto systémy a jejich interakce mají komplexní vlastnosti.
Trvalé porozumění 4.A Interakce v biologických systémech vedou ke komplexním vlastnostem.
Základní znalosti 4.A.6 Interakce mezi živými systémy a jejich prostředím mají za následek pohyb hmoty a energie.
Vědecká praxe 1.4 Student může pomocí reprezentací a modelů analyzovat situace nebo kvalitativně a kvantitativně řešit problémy.
Cíl učení 4.15 Student je schopen pomocí vizuálních reprezentací analyzovat situace nebo kvalitativně řešit problémy a ilustrovat, jak interakce mezi živými systémy a jejich prostředím vedou k pohybu hmoty a energie.

Voda obsahuje vodík a kyslík, který je nezbytný pro všechny živé procesy. The hydrosféra je oblast Země, kde dochází k pohybu a skladování vody: jako kapalná voda na povrchu a pod povrchem nebo zmrzlá (řeky, jezera, oceány, podzemní voda, polární ledové čepice a ledovce) a jako vodní pára v atmosféře. Uhlík se nachází ve všech organických makromolekulách a je důležitou složkou fosilních paliv. Dusík je hlavní složkou našich nukleových kyselin a proteinů a je rozhodující pro lidské zemědělství. Fosfor, hlavní složka nukleové kyseliny (spolu s dusíkem), je jednou z hlavních složek umělých hnojiv používaných v zemědělství a s nimi spojených dopadů na životní prostředí na naši povrchovou vodu. Síra, kritická pro 3 -D skládání proteinů (jako v disulfidové vazbě), se uvolňuje do atmosféry spalováním fosilních paliv, jako je uhlí.

Cyklování těchto prvků je propojeno. Pohyb vody je například rozhodující pro vyplavování dusíku a fosfátů do řek, jezer a oceánů. Kromě toho je samotný oceán hlavní zásobárnou uhlíku. Minerální živiny tedy cyklují, buď rychle, nebo pomalu, celou biosférou, z jednoho živého organismu do druhého a mezi biotickým a abiotickým světem.

Odkaz na učení

Na této webové stránce se dozvíte více o biogeochemických cyklech.

  1. Každý prvek na Zemi má různé množství.
  2. Nádrž je místo, kde prvky zůstávají v čase.
  3. Pouze vnější zdroje energie řídí pohyb prvků.
  4. Geochemické cykly jsou charakterizovány pohybem prvků.

Cyklus vody (hydrologický)

Voda je základem všech živých procesů. Lidské tělo je více než 1/2 vody a lidské buňky tvoří více než 70 procent vody. Většina suchozemských zvířat tedy potřebuje k přežití zásobu sladké vody. Při zkoumání zásob vody na Zemi je však 97,5 procenta pitné slané vody (obrázek 37.13). Ze zbývající vody je 99 procent uzamčeno pod zemí jako voda nebo jako led. Méně než 1 procento sladké vody je tedy snadno dostupné z jezer a řek. Mnoho živých věcí, jako jsou rostliny, zvířata a houby, závisí na malém množství čerstvých povrchových vodních zdrojů, jejichž nedostatek může mít obrovský dopad na dynamiku ekosystémů. Lidé samozřejmě vyvinuli technologie ke zvýšení dostupnosti vody, jako je kopání studní pro sběr podzemní vody, skladování dešťové vody a používání odsolování k získání pitné vody z oceánu. Ačkoli tato snaha o pitnou vodu probíhá v celé lidské historii, zásobování čerstvou vodou je v moderní době stále velkým problémem.

Cyklus vody je pro dynamiku ekosystémů nesmírně důležitý. Voda má zásadní vliv na klima, a tedy i na prostředí ekosystémů, některé se nacházejí ve vzdálených částech Země. Většina vody na Zemi je dlouhodobě skladována v oceánech, pod zemí a jako led. Obrázek 37.14 ilustruje průměrný čas, který může jednotlivá molekula vody strávit ve velkých vodních nádržích Země. Doba pobytu je měřítkem průměrné doby, po kterou se jednotlivá molekula vody zdržuje v určitém rezervoáru. Velké množství zemské vody je v těchto nádržích uzamčeno na místě jako led, pod zemí a v oceánu, a proto není k dispozici pro krátkodobé cyklování (odpařit se může pouze povrchová voda).

Během cyklování vody dochází k různým procesům, jak ukazuje obrázek 37.15. Tyto procesy zahrnují následující:

  • odpařování/sublimace
  • kondenzace/srážení
  • podpovrchový tok vody
  • povrchový odtok/tání sněhu
  • streamflow

Koloběh vody je řízen sluneční energií, protože ohřívá oceány a další povrchové vody. To vede k odpařování (voda na vodní páru) kapalné povrchové vody a sublimaci (led na vodní páru) zmrzlé vody, která ukládá do atmosféry velké množství vodní páry. V průběhu času tato vodní pára kondenzuje do mraků jako kapalné nebo zmrzlé kapičky a nakonec následují srážky (déšť nebo sníh), které vrací vodu na zemský povrch. Déšť nakonec proniká do země, kde se může znovu vypařit, pokud je blízko povrchu, proudí pod povrchem nebo je dlouhodobě skladován. Snadněji je pozorován povrchový odtok: tok sladké vody buď z deště nebo tajícího ledu. Odtok se pak může protékat potoky a jezery do oceánů nebo proudit přímo do samotných oceánů.

Odkaz na učení

Na této webové stránce se dozvíte více o světových dodávkách čerstvé vody.

  1. Lidé využívají vodu z oceánů, což je nejběžnější ekosystém.
  2. Lidé využívají sladkou vodu, což je nejvzácnější ekosystém.
  3. Lidé využívají sladkou vodu, což je nejběžnější ekosystém.
  4. Lidé využívají vodu z oceánů, což je nejvzácnější ekosystém.

Déšť a povrchový odtok jsou hlavní způsoby, kterými se minerály, včetně uhlíku, dusíku, fosforu a síry, cyklují ze země do vody. Účinky odtoku na životní prostředí budou diskutovány později, jak jsou tyto cykly popsány.

Uhlíkový cyklus

Uhlík je druhým nejhojnějším prvkem v živých organismech. Uhlík je přítomen ve všech organických molekulách a jeho role ve struktuře makromolekul je pro živé organismy prvořadá. Sloučeniny uhlíku obsahují obzvláště vysokou energii, zejména energii získanou z fosilizovaných organismů, zejména rostlin, které lidé používají jako palivo. Od 19. století se počet zemí využívajících obrovské množství fosilních paliv zvýšil. Od začátku průmyslové revoluce se celosvětová poptávka po omezených dodávkách fosilních paliv na Zemi zvýšila, a proto se množství oxidu uhličitého v naší atmosféře zvýšilo. Tento nárůst oxidu uhličitého je spojen se změnou klimatu a dalšími poruchami zemských ekosystémů a je celosvětově velkým ekologickým problémem. „Uhlíková stopa“ je tedy založena na tom, kolik oxidu uhličitého se produkuje a kolik země fosilních paliv spotřebovávají.

Cyklus uhlíku je nejsnadněji studován jako dva propojené dílčí cykly: jeden se zabývá rychlou výměnou uhlíku mezi živými organismy a druhý se zabývá dlouhodobým cyklováním uhlíku geologickými procesy. Celý uhlíkový cyklus je znázorněn na obrázku 37.16.

Odkaz na učení

Kliknutím na tento odkaz si přečtete informace o programu United States Carbon Cycle Science Program.

  1. Zdroje uhlíku, jako je spalování fosilních paliv, produkují uhlík, zatímco uhlíkové jímače, jako jsou oceány, uhlík absorbují.
  2. Zdroje uhlíku, jako je sopečná aktivita, absorbují uhlík, zatímco uhlíkové jímače, jako je vegetace, produkují uhlík.
  3. Zdroje uhlíku, jako je vegetace, produkují uhlík, zatímco uhlíkové jímače, jako je sopečná aktivita, uhlík absorbují.
  4. Zdroje uhlíku, jako je sopečná činnost, produkují uhlík, zatímco uhlíkové jímače, například spalování fosilních paliv, uhlík absorbují.

Biologický uhlíkový cyklus

Živé organismy jsou propojeny mnoha způsoby, dokonce i mezi ekosystémy. Dobrým příkladem tohoto spojení je výměna uhlíku mezi autotrofy a heterotrofy v rámci ekosystémů a mezi nimi prostřednictvím atmosférického oxidu uhličitého. Oxid uhličitý je základním stavebním kamenem, který většina autotrofů používá ke stavbě vysoce uhlíkových sloučenin s vysokou energií, jako je glukóza. Energii získanou ze slunce tyto organismy používají k vytvoření kovalentních vazeb, které spojují atomy uhlíku dohromady. Tyto chemické vazby tím ukládají tuto energii pro pozdější použití v procesu dýchání. Většina pozemských autotrofů získává svůj oxid uhličitý přímo z atmosféry, zatímco mořští autotrofové jej získávají v rozpuštěné formě (kyselina uhličitá, H2CO3 -). Jakkoli se získává oxid uhličitý, vedlejším produktem procesu je kyslík. Fotosyntetické organismy jsou zodpovědné za ukládání přibližně 21 procent obsahu kyslíku v atmosféře, kterou dnes pozorujeme.

Heterotrofy a autotrofy jsou partnery v biologické výměně uhlíku (zejména primární spotřebitelé, převážně býložravci). Heterotrofy získávají vysoce energetické sloučeniny uhlíku z autotrofů tím, že je konzumují a rozkládají je dýcháním, aby získali buněčnou energii, jako je ATP. Nejúčinnější typ dýchání, aerobní dýchání, vyžaduje kyslík získaný z atmosféry nebo rozpuštěný ve vodě. Mezi autotrofy (které potřebují uhlík) a heterotrofy (které potřebují kyslík) tedy dochází k neustálé výměně kyslíku a oxidu uhličitého. Výměna plynu atmosférou a vodou je jedním ze způsobů, jak uhlíkový cyklus spojuje všechny živé organismy na Zemi.

Biogeochemický uhlíkový cyklus

Pohyb uhlíku po zemi, vodě a vzduchu je složitý a v mnoha případech k němu dochází geologicky mnohem pomaleji, než jak je vidět mezi živými organismy. Uhlík je uložen po dlouhou dobu v takzvaných zásobnících uhlíku, mezi něž patří atmosféra, kapalná voda (většinou oceány), oceánské sedimenty, půda, pevniny (včetně fosilních paliv) a nitro Země.

Jak již bylo řečeno, atmosféra je hlavní zásobárnou uhlíku ve formě oxidu uhličitého a je nezbytná pro proces fotosyntézy. Hladinu oxidu uhličitého v atmosféře do značné míry ovlivňuje zásobník uhlíku v oceánech. Výměna uhlíku mezi atmosférou a vodními nádržemi ovlivňuje, kolik uhlíku se nachází v každém místě, a každý z nich ovlivňuje druhé recipročně. Oxid uhličitý (CO2) z atmosféry se rozpouští ve vodě a kombinuje se s molekulami vody za vzniku kyseliny uhličité a poté ionizuje na ionty uhličitanu a bikarbonátu (obrázek 37.17)

Rovnovážné koeficienty jsou takové, že více než 90 procent uhlíku v oceánu se nachází ve formě bikarbonátových iontů. Některé z těchto iontů se kombinují s vápníkem z mořské vody za vzniku uhličitanu vápenatého (CaCO3), hlavní složkou lastur mořských organismů. Tyto organismy nakonec vytvářejí sedimenty na dně oceánu. V průběhu geologického času uhličitan vápenatý tvoří vápenec, který tvoří největší zásobárnu uhlíku na Zemi.

Na souši se uhlík ukládá do půdy v důsledku rozkladu živých organismů (rozkladači) nebo zvětráváním zemských hornin a minerálů. Tento uhlík může být vyluhován do vodních nádrží povrchovým odtokem. Hlubší podzemí, na souši i na moři, jsou fosilní paliva: anaerobně rozložené zbytky rostlin, jejichž tvorba trvá miliony let. Fosilní paliva jsou považována za neobnovitelný zdroj, protože jejich využití daleko překračuje rychlost jejich vzniku. A neobnovitelný zdroj, jako je fosilní palivo, se regeneruje buď velmi pomalu, nebo vůbec. Dalším způsobem, jak se uhlík dostává do atmosféry, je z pevniny (včetně pevniny pod povrchem oceánu) výbuchem sopek a jiných geotermálních systémů. Uhlíkové sedimenty z oceánského dna jsou odebírány hluboko do Země procesem subdukce: pohyb jedné tektonické desky pod druhou. Uhlík se uvolňuje jako oxid uhličitý při výbuchu sopky nebo ze sopečných hydrotermálních průduchů.

Oxid uhličitý je také přidáván do atmosféry postupy chovu lidí. Velký počet suchozemských zvířat chovaných ke krmení rostoucí populace Země má za následek zvýšené hladiny oxidu uhličitého v atmosféře v důsledku zemědělských postupů a produkce dýchání a metanu. Toto je další příklad toho, jak lidská činnost nepřímo významným způsobem ovlivňuje biogeochemické cykly. Přestože se velká část diskuse o budoucích účincích zvyšování atmosférického uhlíku na změnu klimatu zaměřuje na fosilní paliva, vědci při modelování a předpovídání budoucího dopadu tohoto nárůstu berou v úvahu přírodní procesy, jako jsou sopky a dýchání.

Cyklus dusíku

Získat dusík do živého světa je obtížné. Rostliny a fytoplankton nejsou vybaveny pro začlenění dusíku z atmosféry (který existuje jako těsně spojený, trojitě kovalentní N2), přestože tato molekula obsahuje přibližně 78 procent atmosféry. Dusík vstupuje do živého světa prostřednictvím volně žijících a symbiotických bakterií, které začleňují dusík do svých makromolekul fixací dusíku (přeměna N2). Sinice žijí ve většině vodních ekosystémů, kde je přítomno sluneční světlo, a hrají klíčovou roli při fixaci dusíku. Sinice jsou schopny použít anorganické zdroje dusíku k „fixaci“ dusíku. Rhizobium bakterie žijí symbioticky v kořenových uzlinách luštěnin (jako je hrášek, fazole a arašídy) a poskytují jim potřebný organický dusík. Volně žijící bakterie, jako např Azotobacter, jsou také důležitými dusíkovými ustalovači.

Organický dusík je zvláště důležitý pro studium dynamiky ekosystémů, protože mnoho ekosystémových procesů, jako je primární produkce a rozklad, je omezeno dostupnými dodávkami dusíku. Jak ukazuje obrázek 37.18, dusík, který vstupuje do živých systémů fixací dusíku, se postupně přeměňuje z organického dusíku zpět na plynný dusík bakteriemi. Tento proces probíhá v pozemských systémech ve třech krocích: amonifikace, nitrifikace a denitrifikace. Proces amonifikace nejprve převádí dusíkatý odpad ze živých zvířat nebo ze zbytků mrtvých zvířat na amonium (NH4 +) určitými bakteriemi a houbami. Za druhé, amoniak se převádí na dusitany (NO2 -) nitrifikací bakterií, jako je např Nitrosomonasprostřednictvím nitrifikace. Následně se dusitany přeměňují na dusičnany (NO3 -) podobnými organismy. Za třetí, dochází k procesu denitrifikace, přičemž bakterie, jako např Pseudomonas a Clostridium, přeměnit dusičnany na plynný dusík, což mu umožní znovu vstoupit do atmosféry.

Vizuální připojení

  1. Amonifikace převádí organické dusíkaté látky ze živých organismů na amonium (NH4 +).
  2. Denitrifikace bakteriemi převádí dusičnany (NO3 -) na plynný dusík (N2).
  3. Nitrifikace bakteriemi přeměňuje dusičnany (NO3 -) na dusitany (NO2 -).
  4. Bakterie fixující dusík převádějí plynný dusík (N2) na organické sloučeniny.

Lidská činnost může uvolňovat dusík do životního prostředí dvěma primárními prostředky: spalováním fosilních paliv, které uvolňuje různé oxidy dusíku, a používáním umělých hnojiv v zemědělství, která se poté povrchovým odtokem spláchnou do jezer, potoků a řek. Atmosférický dusík je spojen s několika efekty na zemské ekosystémy, včetně produkce kyselých dešťů (jako kyselina dusičná, HNO3) a skleníkový plyn (jako oxid dusný, N.2O) potenciálně způsobující změnu klimatu. Hlavním účinkem odtoku hnojiva je slaná a sladká voda eutrofizaceje proces, při kterém odtok živin způsobuje nadměrný růst mikroorganismů, vyčerpání hladin rozpuštěného kyslíku a zabíjení fauny ekosystémů.

K podobnému procesu dochází v cyklu mořského dusíku, kde procesy amonifikace, nitrifikace a denitrifikace provádějí mořské bakterie. Část tohoto dusíku padá na dno oceánu jako sediment, který lze poté přemístit na zem v geologickém čase pozvednutím zemského povrchu a tím začlenit do pozemské horniny. Přestože pohyb dusíku ze skály přímo do živých systémů byl tradičně považován za nevýznamný ve srovnání s dusíkem fixovaným z atmosféry, nedávná studie ukázala, že tento proces může být skutečně významný a měl by být zahrnut do jakékoli studie globálního cyklu dusíku. 3

Spojení vědecké praxe pro kurzy AP®

Přemýšlejte o tom

Jaký je proces fixace dusíku a jak souvisí se střídáním plodin v zemědělství?

Podpora učitele

Přemýšlejte o tom: Fixace dusíku je začlenění anorganického dusíku do biologických molekul. Některé plodiny fixují dusík snadněji a nechávají dusík v půdě pro další kapku, která tam bude vysazena. Otázkou je aplikace AP ® Learning Objective 2.8 a Science Practice 4.1, protože studenti popisují, jak je typ molekuly/prvku přijímán bakteriemi, které mají být použity k syntéze makromolekul nezbytných pro buněčné procesy v jiných organismech.

Fixace dusíku je součástí dusíkového cyklu. Zde je k dispozici animace, která pomáhá studentům vizualizovat další biogeochemický cyklus, uhlíkový cyklus. Studenti mohou také simulovat účinky uhlíkového cyklu podle tohoto modelu.

Cyklus fosforu

Fosfor je základní živinou pro živé procesy, je hlavní složkou nukleových kyselin a fosfolipidů a jako fosforečnan vápenatý tvoří podpůrné složky našich kostí. Fosfor je často limitující živinou (nezbytnou pro růst) ve vodních ekosystémech (obrázek 37.19).

Fosfor se v přírodě vyskytuje jako fosfátový iont (PO4 3−). Kromě odtoku fosfátů v důsledku lidské činnosti dochází k přirozenému povrchovému odtoku, když se vyluhuje z horniny obsahující fosfáty zvětráváním, čímž se fosfáty vysílají do řek, jezer a oceánu. Tato skála má svůj původ v oceánu. Oceánské sedimenty obsahující fosfáty se tvoří především z těl oceánských organismů a z jejich vylučování. V odlehlých oblastech však mohou být významným zdrojem fosfátů také sopečný popel, aerosoly a minerální prach. Tento sediment se poté během geologického času přemístí na pevninu prostřednictvím pozvednutí oblastí zemského povrchu.

Fosfor je také recipročně vyměňován mezi fosfáty rozpuštěnými v oceánu a mořskými ekosystémy. Pohyb fosfátu z oceánu do země a přes půdu je extrémně pomalý, přičemž průměrný fosfátový ion má dobu zdržení v oceánu mezi 20 000 a 100 000 lety.

Přebytečný fosfor a dusík, které se do těchto ekosystémů dostávají z odtoku hnojiv a z odpadních vod, způsobují nadměrný růst mikroorganismů a vyčerpávají rozpuštěný kyslík, což vede ke smrti mnoha ekosystémových faun, jako jsou měkkýši a ploutvonožci. Tento proces je zodpovědný za mrtvá pásma v jezerech a v ústí mnoha velkých řek (obrázek 37.19).

A mrtvá zóna je oblast ve sladkovodním nebo mořském ekosystému, kde jsou velké oblasti zbaveny své normální flóry a fauny, tyto zóny mohou být způsobeny eutrofizací, únikem ropy, ukládáním toxických chemikálií a jinými lidskými aktivitami. Počet mrtvých zón se zvyšuje již několik let a od roku 2008 jich bylo více než 400. Jedna z nejhorších mrtvých zón je u pobřeží Spojených států v Mexickém zálivu, kde odtok hnojiv z Povodí řeky Mississippi vytvořilo mrtvou zónu o rozloze více než 8463 čtverečních mil. Odtok fosfátů a dusičnanů z hnojiv také negativně ovlivňuje několik jezerních a zálivových ekosystémů včetně Chesapeake Bay na východě USA.

Každodenní připojení

Chesapeake Bay

Zátoka Chesapeake je již dlouho považována za jednu z nejkrásnějších oblastí na Zemi, nyní je v nouzi a je uznávána jako upadající ekosystém. V 70. letech minulého století byl záliv Chesapeake jedním z prvních ekosystémů, které identifikovaly mrtvé zóny, které nadále zabíjejí mnoho ryb a druhů žijících na dně, jako jsou škeble, ústřice a červi. Několik druhů pokleslo v zálivu Chesapeake kvůli odtoku povrchové vody obsahujícího přebytečné živiny z umělého hnojiva používaného na souši. Zdroj hnojiv (s vysokým obsahem dusíku a fosfátů) není omezen na zemědělské postupy. V okolí je mnoho městských oblastí a více než 150 řek a potoků ústících do zálivu, které vedou odtok hnojiva z trávníků a zahrad. Úpadek zálivu Chesapeake Bay je tedy složitým problémem a vyžaduje spolupráci průmyslu, zemědělství a každodenních majitelů domů.

Zvláště zajímavý pro ochránce přírody je populace ústřic. Odhaduje se, že v 17. století v zátoce existovalo více než 200 000 akrů ústřicových útesů, ale tento počet nyní klesl na pouhých 36 000 akrů. Sklizeň ústřic byla kdysi významným průmyslovým odvětvím pro Chesapeake Bay, ale v letech 1982 až 2007 klesla o 88 procent. Tento pokles nebyl způsoben pouze odtokem hnojiva a mrtvými zónami, ale také nadměrným sběrem. Ústřice vyžadují určitou minimální hustotu osídlení, protože pro reprodukci musí být v těsné blízkosti. Lidská činnost změnila populaci a umístění ústřic, což značně narušilo ekosystém.

Obnova populace ústřic v zálivu Chesapeake probíhá již několik let se smíšeným úspěchem. Mnoho lidí nejen že ústřice považuje za dobré k jídlu, ale také vyčistí záliv. Ústřice jsou filtrační krmítka a při jídle čistí vodu kolem sebe. V 17. století se odhadovalo, že populaci ústřic trvalo jen několik dní, než vyfiltrovala celý objem zálivu. Dnes se odhaduje, že při změněných podmínkách vody by současné populaci trvalo téměř rok, než by vykonal stejnou práci.

Snahy o obnovu již několik let pokračují u neziskových organizací, jako je Chesapeake Bay Foundation. Cílem obnovy je najít způsob, jak zvýšit hustotu osídlení, aby se ústřice mohly účinněji množit. Nyní je k dispozici mnoho odrůd odolných vůči chorobám (vyvinutých na Virginském institutu pro mořské vědy na College of William and Mary), které byly použity při stavbě experimentálních ústřicových útesů. Snahy o vyčištění a obnovu zálivu Virginie a Delaware byly omezeny, protože velká část znečištění vstupujícího do zálivu pochází z jiných států, což zdůrazňuje potřebu mezistátní spolupráce k získání úspěšné obnovy.

Nové, vydatné kmeny ústřic také vytvořily nový a ekonomicky životaschopný průmysl - ústřicovou akvakulturu - která nejen dodává ústřicím jídlo a zisk, ale má také další výhodu při čištění zálivu.

  1. Přebytek dusíku z hnojiva snižuje mikrobiální růst, vyčerpává rozpuštěný kyslík ve vodě, a tím zabíjí faunu ekosystému.
  2. Odtok hnojiva snižuje koncentraci oxidu uhličitého ve vodě, a tím zabíjí faunu ekosystému.
  3. Odtok hnojiva vytváří mrtvou zónu v Chesapeake Bay zvýšením koncentrace kyslíku v ekosystému.
  4. Přebytek dusíku z hnojiva zvyšuje mikrobiální růst, vyčerpává rozpuštěný kyslík ve vodě, a tím zabíjí faunu ekosystému.

Cyklus síry

Síra je nezbytným prvkem pro makromolekuly živých věcí. Jako součást aminokyseliny cysteinu se podílí na tvorbě disulfidových vazeb v proteinech, které pomáhají určit jejich skládací vzorce 3-D, a tím i jejich funkce. Jak ukazuje obrázek 37.21, cykly síry mezi oceány, pevninou a atmosférou. Atmosférická síra se nachází ve formě oxidu siřičitého (SO2) a do atmosféry se dostává třemi způsoby: rozkladem organických molekul, vulkanickou aktivitou a geotermálními průduchy a spalováním fosilních paliv lidmi.

Na souši se síra ukládá čtyřmi hlavními způsoby: srážením, přímým spadem z atmosféry, zvětráváním hornin a geotermálními průduchy (obrázek 37.22). Atmosférická síra se nachází ve formě oxidu siřičitého (SO2) a jak déšť padá atmosférou, síra se rozpouští ve formě slabé kyseliny sirné (H.2TAK3). Síra může také padat přímo z atmosféry v procesu zvaném vypadnout. Také zvětrávání hornin obsahujících síru uvolňuje síru do půdy. Tyto horniny pocházejí z oceánských sedimentů, které jsou přesunuty na pevninu geologickým pozvednutím oceánských sedimentů. Pozemské ekosystémy pak mohou využívat tyto půdní sírany (SO 4 - SO 4 -) a po smrti a rozkladu těchto organismů uvolnit síru zpět do atmosféry jako sirovodík (H2S) plyn.

Síra vstupuje do oceánu odtokem ze souše, z atmosférického spadu a z podvodních geotermálních průduchů. Některé ekosystémy (obrázek 37.9) se spoléhají na chemoautotrofy využívající jako biologický zdroj energie síru.Tato síra pak podporuje mořské ekosystémy ve formě síranů.

Lidské činnosti hrály významnou roli při změně rovnováhy globálního cyklu síry. Spalování velkého množství fosilních paliv, zejména z uhlí, uvolňuje do atmosféry větší množství plynného sirovodíku. Jak déšť prochází tímto plynem, vytváří jev známý jako kyselý déšť. Kyselý déšť je korozivní déšť způsobený dešťovou vodou dopadající na zem plynem oxidu siřičitého, který z ní činí slabou kyselinu sírovou, která způsobuje poškození vodních ekosystémů. Kyselý déšť poškozuje přírodní prostředí tím, že snižuje pH jezer, což zabíjí mnoho obyvatel fauny a také to ovlivňuje prostředí vytvořené člověkem prostřednictvím chemické degradace budov. Například mnoho mramorových památek, jako je Lincolnův památník ve Washingtonu, DC, utrpělo v průběhu let značné poškození kyselým deštěm. Tyto příklady ukazují rozsáhlé dopady lidských činností na naše životní prostředí a výzvy, které pro naši budoucnost zůstávají.

Odkaz na učení

Kliknutím na tento odkaz se dozvíte více o globální změně klimatu.

  1. Skleníkový efekt je snížen v důsledku lidské činnosti.
  2. Lidské činnosti posilují skleníkový efekt tím, že zachycují více tepla v atmosféře.
  3. Lidské činnosti snižují uvolňování plynného oxidu uhličitého, čímž posilují skleníkový efekt.
  4. Lidské činnosti způsobují, že se v atmosféře zachytí méně tepla a teplota se sníží.

Pohyb minerálních živin organizmy a jejich prostředím se nazývá ________ cyklus.

Uhlík je v atmosféře přítomen jako ________.

Většina vody nalezené na Zemi je:

Průměrná doba, kterou molekula stráví ve svém zásobníku, je známá jako ________.

Proces, při kterém se kyslík vyčerpává růstem mikroorganismů v důsledku přebytečných živin ve vodních systémech, se nazývá ________.

Proces, při kterém se dusík přivádí do organických molekul, se nazývá ________.

Popište fixaci dusíku a proč je pro zemědělství důležitá.

Fixace dusíku je proces odvádění plynného dusíku z atmosféry a jeho začlenění do organických molekul. Většina rostlin tuto schopnost nemá a musí se spoléhat na volně žijící nebo symbiotické bakterie. Vzhledem k tomu, že dusík je často limitující živinou v růstu plodin, využívají zemědělci umělá hnojiva, která poskytují zdroj dusíku rostlinám při jejich růstu.

Jaké jsou faktory, které způsobují mrtvé zóny? Jako příčinu popište zejména eutrofizaci.

Mnoho faktorů může zabít život v jezeře nebo oceánu, jako je eutrofizace povrchovým odtokem bohatým na živiny, úniky ropy, úniky toxických odpadů, změny klimatu a skládkování odpadků do oceánu. Eutrofizace je důsledkem odtoku půdy bohaté na živiny z půdy pomocí umělých hnojiv s vysokým obsahem dusíku a fosforu. Tyto živiny způsobují rychlý a nadměrný růst mikroorganismů, které vyčerpávají místní rozpuštěný kyslík a zabíjejí mnoho ryb a dalších vodních organismů.

Proč jsou dodávky pitné vody stále velkým problémem mnoha zemí?

Většina vody na Zemi je slaná voda, kterou lidé nemohou pít, pokud sůl neodstraní. Část sladké vody je uzavřena v ledovcích a polárních ledovcích nebo je přítomna v atmosféře. Zásoby vody Země a#8217 jsou ohroženy znečištěním a vyčerpáním. Snaha dodávat čerstvou pitnou vodu neustále rostoucí lidské populaci planety je v tomto století považována za hlavní výzvu.


4.2.1: Zásobování sladkou vodou a vodní cyklus - biologie

Po celém světě 2 z 10 lidí nemají přístup k nezávadné pitné vodě a v USA mnoho států čelí nedostatku vody a suchu. Mezitím hlásí Robert Glennon Neutuchající: Americká vodní krize a co s tím dělat, Američané denně spotřebují na splachování svých toalet 24 galonů vody - přibližně 5,8 miliardy galonů. Jaká škoda! Vzhledem k tomu, že celosvětová populace stále roste a změna klimatu má za následek další vodní krize, kde najdeme dostatek vody pro uspokojení našich potřeb?

V USA utrácíme miliardy dolarů za úpravu vody na kvalitu pitné vody, když ji použijeme pouze na 10% na pití a vaření, a poté většinu zbytku spláchneme na záchod nebo do kanalizace. Rostoucí využívání recyklované odpadní vody pro zavlažování, terénní úpravy, průmysl a splachování toalet je dobrý způsob, jak šetřit zdroje sladké vody. Recyklovaná voda se také používá k doplnění citlivých ekosystémů, kde jsou volně žijící živočichové, ryby a rostliny zranitelné, když je voda odkloněna pro potřeby měst nebo venkova. V pobřežních oblastech pomáhá recyklovaná voda dobíjet zvodnělé vrstvy podzemních vod, aby se zabránilo vniknutí slané vody, ke kterému dochází, když byla podzemní voda přečerpána.

Využívání recyklované vody k pití je však méně obvyklé, a to především proto, že mnoho lidí je odpuzováno myšlenkou, že voda, která byla na našich toaletách, jde do našich kohoutků. Ale několik zemí, jako je Singapur, Austrálie a Namibie, a státy jako Kalifornie, Virginie a Nové Mexiko již pijí recyklovanou vodu, což dokazuje, že vyčištěná odpadní voda může být bezpečná a čistá a pomáhá zmírnit nedostatek vody.

Termín “ toilet to tap “, používaný k vyvolání odporu vůči pití recyklované vody, je zavádějící, protože recyklovaná voda, která končí v pitné vodě, prochází rozsáhlou a důkladnou očistou. Kromě toho se obvykle přidává do podzemních nebo povrchových vod k dalšímu čištění před odesláním do zdroje pitné vody, kde se znovu upravuje. Ve skutečnosti bylo prokázáno, že má méně kontaminantů než stávající zásoby upravené vody.

K recyklaci vody se používá řada technologií, podle toho, jak čistá musí být a k čemu bude použita. Takto se to dělá v čistírně odpadních vod Point Loma v San Diegu - město v současné době studuje proveditelnost recyklace vody pro pití.

Odpadní voda nejprve prochází pokročilým primárním čištěním, při kterém se oddělí voda od velkých částic, poté vstupuje do sedimentačních nádrží, kde se používají chemikálie k usazení primárního kalu na dno a stoupání špíny nahoru. Jakmile je voda oddělena, 80% pevných látek bylo odstraněno a odpadní voda je dostatečně čistá, aby mohla být vypuštěna do oceánu. (Ačkoli je odpadní voda potenciálně cenným zdrojem, většina odpadních vod produkovaných podél našeho pobřeží končí v oceánu.)

Při sekundárním čištění se do odpadních vod přidávají bakterie, které přijímají organické pevné látky a vytvářejí sekundární kal, který se usazuje na dně.

Terciární úprava filtruje vodu, aby odstranila zbytky pevných látek, dezinfikuje ji chlórem a odstraňuje sůl. V Kalifornii se terciárně upravená voda nazývá „recyklovaná voda“ a lze ji použít k zavlažování nebo průmyslu.

Pro nepřímé opětovné použití pitné vody (IPR)-recyklovaná voda, která se nakonec stane pitnou vodou-terciárně upravená voda prochází pokročilou vodní technologií, poté tráví čas v podzemních nebo povrchových vodách, jako je například nádrž, před odesláním do zásob pitné vody. Pokročilá technologie vody nejprve zahrnuje mikrofiltraci, která napíná všechny zbývající pevné látky.

Reverzní osmóza. Fotografický kredit: fhemerick

Dále reverzní osmóza, která vyvíjí tlak na vodu na jedné straně membrány a umožňuje průchod čisté vody, eliminuje viry, bakterie, prvoky a léčiva. Voda je poté dezinfikována ultrafialovým světlem (UV) nebo ozonem a peroxidem vodíku. Nakonec se přidá do podzemních nebo povrchových vodních nádrží, kde zůstane v průměru 6 měsíců, aby se dále čistil přírodními procesy. (Děje se to hlavně proto, aby se zmírnila obava veřejnosti z pití recyklované vody.) Jakmile je recyklovaná voda čerpána z podzemních vod nebo nádrží, prochází standardním procesem čištění vody, u kterého veškerá pitná voda prochází standardy americké agentury pro ochranu životního prostředí.

Ve skutečnosti San Diego již pije recyklovanou vodu, protože dováží 85% své vody ze severní Kalifornie a řeky Colorado, do níž komunity na horním toku, jako je Las Vegas, vypouštějí odpadní vodu, která je později upravována pro účely pití. Kvůli nedávným omezením vody v severní Kalifornii a suchu na řece Colorado investovalo San Diego, které recykluje odpadní vodu na zavlažování, 11,8 milionu dolarů do studie IPR. Demo projekt v úpravně vody North City Water Reclamation Plant skončí v roce 2013. Během této doby její zařízení Advanced Water Purification Facility produkuje 1 milion galonů vyčištěné vody každý den, i když se do nádrže žádná voda neposílá.

IPR je pro San Diego ekonomičtější než recyklace většího počtu odpadních vod pro zavlažování, protože recyklovaná závlahová voda musí být dopravována speciálními purpurovými trubkami, aby se oddělila od pitné vody, rozšiřování infrastruktury fialových trubek by stálo více než IPR. Recyklovaná voda je také levnější než odsolování mořské vody. Například v Orange County stojí IPR 800 až 850 USD na výrobu dostatečného množství recyklované vody pro 2 čtyřčlenné rodiny na rok. Odsolování stejného množství mořské vody by vyžadovalo 1 200 až 1 800 USD kvůli množství potřebné energie.

Aby se vyrovnala s rostoucí populací a vniknutím soli do podzemních vod, otevřela v lednu 2008 vodárenská čtvrť Orange County v Kalifornii své nejmodernější zařízení na regeneraci vody v hodnotě 480 milionů dolarů, největší v USA. Stojí 29 milionů dolarů za rok fungovat. Po pokročilém čištění vody se polovina recyklované vody vstřikuje do zvodně, aby vytvořila bariéru proti vniknutí slané vody. Druhá polovina jde do perkolačního jezírka k další filtraci půdami a poté asi po 6 měsících končí v příjmech ze studny s pitnou vodou. Do letošního roku se očekává produkce 85 milionů galonů denně.

Singapur, bez přírodních zvodněných vrstev a malé pevniny, se po celá desetiletí snaží zajistit udržitelné dodávky vody pro své obyvatele.

V roce 2003 otevřela první závody na výrobu NEWater, recyklované pitné vody čištěné pokročilými membránovými technikami včetně mikrofiltrace, reverzní osmózy a UV dezinfekce. Po úpravě se voda přidá do nádrží. NEWater, který prošel více než 65 000 vědeckými testy a překonává standardy Světové zdravotnické organizace pro pitnou vodu, je dostatečně čistý na to, aby jej bylo možné používat v elektronickém průmyslu a plnit do lahví jako pitnou vodu. Očekává se, že letos vyprodukuje 2,5% celkové denní spotřeby Singapuru.

Namibie, nejsušší země jižní Afriky, pije recyklovanou vodu od roku 1969. Rekultivace vody produkují 35% vody pro Windhoek, hlavní město. Doposud nebyly spojeny žádné negativní zdravotní dopady spojené se spotřebou recyklované vody.

V roce 2001 byl projekt recyklace vody v hodnotě 55 milionů dolarů pro vodou namáhané Los Angeles potlačen odporem veřejnosti k myšlence na pití recyklované vody a zrodil se termín „záchod do vodovodu“. Jsou obavy veřejnosti opodstatněné?

Nedávná zpráva vědeckého poradního panelu zkoumala potenciální důsledky „chemikálií vznikajících obav“ (CEC) na lidské zdraví, jako jsou léčiva, pesticidy a průmyslové chemikálie, v recyklované vodě. Vědci přezkoumali epidemiologické a další studie recyklované vody za posledních 40 let. Zatímco některé rané studie uváděly přítomnost vedlejších produktů dezinfekce chloru, panel poznamenal, že metody léčby v té době byly méně sofistikované. Současné metody byly vylepšeny a vedlejší produkty dezinfekce se snížily. Novější studie recyklované vody nezjistily žádné nepříznivé zdravotní účinky v populacích využívajících recyklovanou vodu. Ačkoli vědci uznali, že účinky dlouhodobé expozice (po generace) CEC a látkám, které dosud nebyly detekovány, nejsou známy, dospěli k závěru, že existují „spolehlivé důkazy o tom, že recyklovaná voda představuje zdroj bezpečné pitné vody“.

Doufejme, že se veřejné mínění začíná obracet. Dr. Shane Snyder, profesor environmentálního inženýrství na univerzitě v Arizoně a člen vědeckého poradního panelu, nyní studuje veřejné vnímání recyklované vody a zjišťuje, že „pokud důvěřují užitečnosti, většina lidí chápe, že recyklace vody je nevyhnutelné. "

Pravdou je, že veškerá voda se recykluje znovu a znovu - žádná voda na Zemi není skutečně nedotčená. Snyder uzavírá: „Budeme recyklovanou vodu pít tak či onak, ať už pochází z dolního toku nebo podzemní vody. Pevně ​​věřím, že bychom to měli udělat prostřednictvím inženýrských systémů, kde můžeme proces aktivně kontrolovat. “

Columbia Water Center ukazuje řešení založená na výzkumu globálního nedostatku sladké vody. Sledujte Columbia Water Center na Facebooku a Twitteru


Základy vodního cyklu

Zemská voda je neustále v pohybu a přirozený vodní cyklus, známý také jako hydrologický cyklus, popisuje nepřetržitý pohyb vody po povrchu Země, nad ním a pod ním. Voda vždy mění skupenství mezi kapalinou, párou a ledem, přičemž tyto procesy probíhají mrknutím oka a po miliony let.

Poznámka: Naše informace se týkají pouze přirozeného koloběhu vody, který nebere v úvahu lidské činnosti. V dnešním světě mají lidé zásadní vliv na mnoho složek koloběhu vody.

Získejte přístup k podrobným informacím o každé složce vodního cyklu:

Atmosféra · Kondenzace · Vypařování · Evapotranspirace · Sladkovodní jezera a řeky · Průtok podzemní vody · Zásobník podzemní vody · Led a sníh · Infiltrace · Oceány · Srážky · Tání sněhu · Pružiny · Streamflow · Sublimace · Povrchový odtok

(Velmi) rychlé shrnutí koloběhu vody

Kde? veškerá zemská voda pocházet z? Prapůvodní Země byla žhavá zeměkoule vyrobená z magmatu, ale všechna magmata obsahují vodu. Voda uvolněná magmatem začala ochlazovat zemskou atmosféra, dokud by nemohl zůstat na povrchu jako a kapalina. Sopečná činnost udržovala a stále zavádí vodu do atmosféry, čímž zvyšuje objem povrchové a podzemní vody Země.

Koloběh vody nemá žádný výchozí bod. Ale začneme v oceány, protože právě tam existuje většina zemské vody. Slunce, které pohání koloběh vody, ohřívá vodu v oceánech. Část z toho se vypařuje jako pára do vzduchu. Led a sníh umět sublimovat přímo do vodní páry. Stoupající proudy vzduchu odebírají páru do atmosféry spolu s vodou z ní evapotranspirace, což je voda transpirovaná z rostlin a odpařil z půdy. Pára stoupá do vzduchu, kde to způsobují chladnější teploty kondenzovat do mraků.

Vzduchové proudy pohybují mraky po celém světě, částice mraků se srážejí, rostou a vypadávají z oblohy jako srážky. Některé srážky padají jako sníh a mohou se hromadit jako ledové čepice a ledovce, které mohou uchovávat zmrzlou vodu po tisíce let. Sněhové pokrývky v teplejším podnebí často tají a tají, když přijde jaro, a roztavená voda teče po souši jako tání sněhu.

Většina srážek padá zpět do oceánů nebo na pevninu, kde v důsledku gravitace srážky proudí nad zemí jako povrchový odtok. Část odtoku vstupuje do řek v údolích v krajině, s proudem proudícím vodou směrem k oceánům. Odtok a prosakování podzemních vod se hromadí a jsou uloženy jako sladká voda v jezerech. Ne všechny odtoky se však vlévají do řek. Velká část vsakuje do země jako infiltrace. Část vody pronikne hluboko do země a doplní se zvodnělé vrstvy (nasycená podpovrchová hornina), která skladujte obrovské množství sladké vody po dlouhou dobu.

Určitá infiltrace zůstává blízko povrchu země a může prosakovat zpět do útvarů povrchové vody (a oceánu) jako vypouštění podzemní vodya některé podzemní vody nacházejí otvory na povrchu pevniny a vystupují jako sladké vody pružiny. V průběhu času se však veškerá tato voda pohybuje, někteří znovu vstoupí do oceánu, kde vodní cyklus „končí“. Jejda - myslím tím, kde to „začíná“.

Globální distribuce vody

Odhadované vysvětlení toho, kde existuje zemská voda, najdete v tabulce níže. Nyní už víte, že vodní cyklus popisuje pohyb zemské vody, takže si uvědomte, že níže uvedená tabulka a tabulka představují přítomnost zemské vody v jednom časovém bodě. Pokud se podíváte zpět za tisíc nebo milion let, tato čísla budou bezpochyby jiná!

Všimněte si toho, že z celkové světové zásoby vody asi 333 milionů krychlových mil (1 386 milionů krychlových kilometrů) vody je přes 96 procent solný. A z celkové sladké vody je více než 68 procent uzavřeno v ledu a ledovcích. Dalších 30 procent sladké vody je v zemi. Tím pádem, řeky a jezera že zásobování povrchovou vodou pro lidské účely představuje pouze asi 23 300 kubických mil (93 100 kubických kilometrů), což je asi 0,007 procenta z celkové vody, ale řeky jsou zdrojem většiny vody, kterou lidé používají.

Jeden odhad globální distribuce vody
(Procenta jsou zaokrouhlena, takže se nepřičte ke 100)

Vodní zdroj Objem vody v kubických mílích Objem vody v kubických kilometrech Procento
sladkovodní
Procento
celková voda
Oceány, moře a zálivy 321,000,000 1,338,000,000 -- 96.54
Ledové čepice, ledovce a trvalý sníh 5,773,000 24,064,000 68.7 1.74
Podzemní vody 5,614,000 23,400,000 -- 1.69
Čerstvý 2,526,000 10,530,000 30.1 0.76
Solný 3,088,000 12,870,000 -- 0.93
Vlhkost půdy 3,959 16,500 0.05 0.001
Ground Ice & amp Permafrost 71,970 300,000 0.86 0.022
Jezera 42,320 176,400 -- 0.013
Čerstvý 21,830 91,000 0.26 0.007
Solný 20,490 85,400 -- 0.006
Atmosféra 3,095 12,900 0.04 0.001
Bažinatá voda 2,752 11,470 0.03 0.0008
Řeky 509 2,120 0.006 0.0002
Biologická voda 269 1,120 0.003 0.0001

Zdroj: Kapitola Igora Shiklomanova „Světové zdroje sladké vody“ v Peter H. Gleick (editor), 1993, Voda v krizi: Průvodce světovými zdroji sladké vody (Oxford University Press, New York).


Koloběh vody

Koloběh vody je nekonečný proces, který spojuje veškerou vodu na Zemi.

Ochrana, Věda o Zemi, Meteorologie

Mlha národního parku Deer Streams

Nad národním parkem Deer Streams stoupá mlhavý mrak. Koloběh vody obsahuje více kroků než jen déšť a odpařování, mlha a mlha jsou další způsoby, jak vrátit vodu na zem.

Voda je jednou z klíčových složek života na Zemi. Asi 75 procent naší planety je pokryto vodou nebo ledem. Koloběh vody je nekonečný proces, který spojuje veškerou vodu. Spojuje oceány Země a rsquos, pevninu a atmosféru.

Vodní cyklus Země a rsquos začal asi před 3,8 miliardami let, když déšť dopadl na ochlazující Zemi a vytvořil oceány. Déšť přišel z vodní páry, která unikla magmatu v roztaveném jádru Země a rsquos do atmosféry. Energie ze slunce pomohla pohánět vodní cyklus a gravitace Země a rsquos bránila vodě v atmosféře opouštět planetu.

Oceány zadržují asi 97 procent vody na Zemi. Asi 1,7 procenta vody Earth & rsquos je uloženo v polárních ledovcích a ledovcích. Řeky, jezera a půda mají přibližně 1,7 procenta. Drobná frakce & mdashjust 0,001 procenta & mdashexists v Zemi & rsquos atmosféře jako vodní pára.

Když se molekuly vodní páry vrátí do kapalné nebo pevné formy, vytvoří kapičky mraků, které mohou spadnout zpět na Zemi jako déšť nebo sníh a mdasha proces nazývaný kondenzace.Většina srážek přistává v oceánech. Srážky, které spadají na pevninu, proudí do řek, potoků a jezer. Část z nich prosakuje do půdy, kde je zadržována pod zemí jako podzemní voda.

Při zahřívání sluncem se voda na povrchu oceánů a sladkovodních těles vypařuje a vytváří páru. Vodní pára stoupá do atmosféry, kde kondenzuje a vytváří mraky. Poté padá zpět na zem jako srážky. Vlhkost se také může dostat do atmosféry přímo z ledu nebo sněhu. V procesu nazývaném sublimace se pevná voda, jako je led nebo sníh, může transformovat přímo na vodní páru, aniž by se nejprve stala kapalinou.

Nad národním parkem Deer Streams stoupá mlhavý mrak. Koloběh vody obsahuje více kroků než jen déšť a odpařování, mlha a mlha jsou další způsoby, jak vrátit vodu na zem.


ŘÍZENÍ VODNÍCH ZDROJŮ

Dnes většina zemí vyvíjí na vodní zdroje nebývalý tlak. Celosvětová populace rychle roste a odhady ukazují, že při současných postupech bude svět čelit 40% výpadku mezi předpokládanou poptávkou a dostupnými dodávkami vody do roku 2030. Dále chronický nedostatek vody, hydrologická nejistota a extrémní povětrnostní jevy (záplavy a sucha) jsou vnímány jako jedny z největších hrozeb pro globální prosperitu a stabilitu. Uznávání úlohy, kterou hraje nedostatek vody a sucho při zhoršování křehkosti a konfliktů, stále roste.

Nakrmení 9 miliard lidí do roku 2050 bude vyžadovat 60% nárůst zemědělské produkce (která dnes spotřebuje 70% zdrojů) a 15% nárůst odběru vody. Kromě této rostoucí poptávky je tento zdroj v mnoha částech světa již vzácný. Odhady naznačují, že 40% světové populace žije v oblastech s nedostatkem vody a této výzvě je vystaveno přibližně ¼ světového HDP. Do roku 2025 bude přibližně 1,8 miliardy lidí žít v regionech nebo zemích s absolutním nedostatkem vody. Vodní bezpečnost je v mnoha zemích dnes velkou - a často rostoucí - výzvou.

Změna klimatu situaci zhorší změnou hydrologických cyklů, čímž se voda stane nepředvídatelnější a zvýší se četnost a intenzita povodní a sucha. Obzvláště zranitelná je zhruba 1 miliarda lidí žijících v monzunových pánvích a 500 milionů lidí žijících v deltách. Škody způsobené povodněmi se odhadují na 120 miliard dolarů ročně (pouze v důsledku škod na majetku) a sucha mimo jiné představují omezení pro chudé venkovské obyvatelstvo, které je do značné míry závislé na proměnlivosti srážek.

Fragmentace tohoto zdroje také omezuje bezpečnost vody. Existuje 276 přeshraničních pánví, které sdílí 148 zemí, což představuje 60% celosvětového toku sladké vody. Podobně 300 systémů zvodní má přeshraniční povahu, což znamená, že 2 miliardy lidí na celém světě jsou závislí na podzemních vodách. Problémy fragmentace se často opakují na národní úrovni, což znamená, že je zapotřebí spolupráce k dosažení optimálního řešení správy vodních zdrojů a rozvoje pro všechny břehy. Aby se země vypořádaly s těmito složitými a propojenými problémy s vodou, budou muset zlepšit způsob hospodaření se svými vodními zdroji a souvisejícími službami.

Aby klienti posílili zabezpečení vody v kontextu rostoucí poptávky, nedostatku vody, rostoucí nejistoty, větších extrémů a problémů spojených s fragmentací, budou muset investovat do posilování institucí, správy informací a rozvoje (přírodní a umělé) infrastruktury. K lepší alokaci, regulaci a zachování vodních zdrojů jsou zapotřebí institucionální nástroje, jako jsou právní a regulační rámce, ceny vody a pobídky. Informační systémy jsou potřebné pro monitorování zdrojů, rozhodování za nejistoty, systémové analýzy a hydrometeorologické předpovědi a varování. Kromě hledání příležitostí pro lepší skladování vody, včetně dobíjení a obnovy vodonosných vrstev, by měly být prozkoumány investice do inovativních technologií pro zvýšení produktivity, zachování a ochranu zdrojů, recyklaci dešťové a odpadní vody a rozvoj nekonvenčních vodních zdrojů. Klíčem k posílení celosvětové bezpečnosti vody bude zajištění rychlého šíření a vhodné přizpůsobení nebo aplikace těchto pokroků.

Světová banka se zavazuje pomáhat zemím plnit cíle v oblasti hospodářského růstu a snižování chudoby na základě cílů udržitelného rozvoje. Správa udržitelného rozvoje 6.5 se zabývá zejména řízením vodních zdrojů, ale další cíle a cíle udržitelného rozvoje ke svému dosažení vyžadují řízení vodních zdrojů. Banka má proto velký zájem pomáhat zemím dosáhnout vodní bezpečnosti prostřednictvím řádného a robustního řízení vodních zdrojů.

Vodní bezpečnost je cílem hospodaření s vodními zdroji. Pro rychle rostoucí a urbanizující se globální populaci, na pozadí rostoucích klimatických a neklimatických nejistot, není možné „předvídat a plánovat“ jedinou cestu k zabezpečení vody. Abychom posílili zabezpečení vody, musíme vybudovat kapacitu, přizpůsobivost a odolnost pro budoucí plánování a řízení vodních zdrojů.

Řízení vodních zdrojů (WRM) je proces plánování, rozvoje a správy vodních zdrojů, pokud jde o množství i kvalitu vody, napříč všemi způsoby využití vody. Zahrnuje instituce, infrastrukturu, pobídky a informační systémy, které podporují a řídí vodní hospodářství. Řízení vodních zdrojů se snaží využít přínosy vody zajištěním dostatečného množství vody odpovídající kvality pro pitnou vodu a hygienické služby, produkci potravin, výrobu energie, vnitrozemskou vodní dopravu a rekreaci na vodní bázi a také udržování zdravé vody závislé na vodě ekosystémy a chrání estetické a duchovní hodnoty jezer, řek a ústí řek. Řízení vodních zdrojů také zahrnuje řízení rizik souvisejících s vodou, včetně povodní, sucha a kontaminace. Složitost vztahů mezi vodou a domácnostmi, ekonomikami a ekosystémy vyžaduje integrované řízení, které odpovídá za synergie a kompromisy velkého počtu využití a hodnot vody.

Vodní bezpečnosti je dosaženo, když se využije produktivní potenciál vody a spravuje se její destruktivní potenciál. Vodní bezpečnost se liší od konceptů zabezpečení potravin nebo energetické bezpečnosti, protože výzvou není pouze zajištění adekvátního zajištění zdrojů - ale také zmírnění nebezpečí, která voda představuje tam, kde není dobře hospodařena. Vodní bezpečnost odráží opatření, která mohou nebo byla přijata k zajištění udržitelného využívání vodních zdrojů, k poskytování spolehlivých vodních služeb a ke zvládání a snižování rizik souvisejících s vodou. Vodní bezpečnost navrhuje dynamický konstrukt, který překračuje cíle týkající se jednoho problému, jako je nedostatek vody, znečištění nebo přístup k vodě a hygieně, aby se v širším smyslu zamýšlel nad očekáváními, volbami a úspěchy společnosti v oblasti vodního hospodářství. Jedná se o dynamický politický cíl, který se mění s tím, jak se vyvíjejí hodnoty společnosti a její ekonomický blahobyt, a jak se mění expozice a tolerance společností vůči rizikům spojeným s vodou. Musí se potýkat s otázkami spravedlnosti.

Podporuje skupina Global Solutions Group (GSG) pro vodní bezpečnost a integrované vodní zdroje analytické, poradní a provozní závazky banky, které mají klientům pomoci dosáhnout jejich cílů v oblasti vodní bezpečnosti. Dosažení zabezpečení vody v kontextu rostoucího nedostatku vody, větší nepředvídatelnosti, zhoršování kvality vody a vodních ekosystémů a častějších období sucha a povodní bude vyžadovat integrovanější a dlouhodobější přístup k hospodaření s vodou. Klíčovými oblastmi zájmu bude zajištění udržitelnosti vodních zdrojů, budování odolnosti vůči klimatu a posílení integrovaného řízení k dosažení cílů globální praxe (GP) a cílů udržitelného rozvoje. GSG bude spolupracovat s více praktickými lékaři a oblastmi křížových řešení (CCSA) přímo prostřednictvím řízení vodních zdrojů nebo víceodvětvových projektů a nepřímo prostřednictvím projektů v oblasti zemědělství, energetiky, životního prostředí, klimatu nebo měst.

Robustní řešení správy vodních zdrojů pro komplexní problémy s vodou zahrnují špičkové znalosti a inovace, které jsou integrovány do vodních projektů, aby posílily jejich dopad. Nové znalosti, které čerpají z globálních zkušeností Skupiny Světové banky, stejně jako z odborných znalostí partnerů, vyplňují mezery ve světových znalostech a transformují design projektů investic do vody tak, aby přinášely výsledky. Víceleté programové závazky ve strategických oblastech jsou navrženy tak, aby v dlouhodobém horizontu přinesly dramatická ekonomická zlepšení a zlepšily obživu milionů nejchudších lidí na světě.

Diagnostický nástroj zabezpečení vody je analytický nástroj ke zkoumání stavu a trendů týkajících se vodních zdrojů, vodohospodářských služeb a rizik souvisejících s vodou, včetně změny klimatu, přeshraničních vod a virtuálního obchodu s vodou. Tento nástroj pomáhá zemím určit, zda a do jaké míry faktory související s vodou ovlivňují lidi, hospodářství a životní prostředí, a určit, zda a do jaké míry faktory související s vodou poskytují příležitosti pro rozvoj a pohodu.

Světová banka proaktivně pracuje na řešení nových globálních výzev tím, že přizpůsobuje své operace tak, aby se dostaly k těm, které to dnes nejvíce potřebují.

  • V rámci Mezinárodní rozvojové asociace (IDA) 18 se banka zavázala zdvojnásobit svou podporu nestabilním státům. Dokončuje se globální rámcová zpráva, která má vést úsilí Water Global Practice v oblasti křehkosti, konfliktů a násilí.Nová zpráva,Turbulentní vody: Sledování vodní bezpečnosti v křehkých kontextech,popisuje, co se stane, když instituce v nestabilních zemích nedokážou zvládnout řadu problémů souvisejících s vodou

Spolupráce napříč odvětvími zajišťuje, aby byly úvahy o vodě řešeny v oblasti energetiky, životního prostředí, zemědělství, rozvoje měst a venkova a v rámci nových globálních výzev.

  • Například iniciativa Thirsty Energy řeší rostoucí světové výzvy v oblasti vody a energetiky tím, že pomáhá zemím lépe integrovat plánování zdrojů vody a energie. Například v Jižní Africe, zemi se složitými problémy s vodou a velkými plány energetické expanze, banka spolupracuje s partnery na začlenění ekonomických údajů o vodě do nástrojů pro optimalizaci energie. V Číně pomáhá společnost Thirsty Energy začlenit potenciální omezení vody do energetického plánu země.
  • Ve snaze dosáhnout udržitelnosti životního prostředí ve Vietnamu banka podporuje projekt Globálního fondu životního prostředí Mekong Delta Integrated Climate Resilience and Sustainable Livinglihoods. Rostoucí investice v oblasti delty a protiproudého vývoje v povodí Mekongu spolu se změnou klimatu činí z delty Mekongu jeden z nejzranitelnějších systémů vůči dopadům změny klimatu. Aby byl region odolnější vůči změně klimatu, roste poptávka po zdokonaleném výzkumu a inovacích a přechodu od tradičních postupů a živobytí k těm, které jsou vůči klimatu odolnější a přispívají ke zmírňování změny klimatu. Cílem projektu je posílení výzkumné a inovační kapacity výzkumných institucí a komunit při vývoji a uplatňování postupů správy přírodních zdrojů, které jsou šetrné ke klimatu a odolné vůči klimatu, ve vybraných provinciích ve vietnamské deltě Mekongu.

Banka také podporuje transformační závazky a iniciativy, jejichž cílem je optimalizace prostorových, ekologických a společných přínosů mezi vodními a jinými infrastrukturními odvětvími.

  • Mozambický projekt rozvoje vodních zdrojů například kombinuje víceúčelové využití vodních a správních komponent za účelem posílení výhod přehrady Corumana.
  • Za účelem rozšíření zvažování infrastruktury založené na přírodě (NBI) vytvoří banka znalostní základnu, která bude stavět na používání přístupu NBI, a podpoří operace banky při budování přírody s projekty v oblasti řízení rizik katastrof, životního prostředí a vodního hospodářství.

Velká část projektů správy vodních zdrojů financovaných Světovou bankou zahrnuje institucionální a politické složky.

  • V Peru má projekt Integrated Water Resource Management Project (IWRM) za cíl posílit kapacitu cílených institucí souvisejících s řízením vodních zdrojů plánovat, monitorovat a spravovat vodní zdroje na národní úrovni a v 10 vybraných povodích v Peru.
  • Přístupy k přerozdělování vody a získané ponaučení”Kus znalostí bude empiricky řešit přístupy k přerozdělení. Dílo přispěje k diskusi o účinnosti mechanismů poptávky/nabídky, které se projevují v postupech přerozdělování, jakož i o dalších alokačních a nárokových aspektech celkového systému řízení vodních zdrojů.

S 263 mezinárodními řekami na světě může podpora kooperativního přeshraničního hospodaření s vodou významně přispět ke zlepšení efektivního a spravedlivého řízení vodních zdrojů. Banka podporuje přeshraniční vody prostřednictvím svěřeneckých fondů více dárců (MDTF), znalostí a svého portfolia půjček:

  • Central Asia Energy-Water Development Program (CAEWDP) je MDTF spravovaný Světovou bankou a financovaný Evropskou komisí, Švýcarským státním sekretariátem pro hospodářské záležitosti, USAID a DFID. MDTF buduje energetickou a vodní bezpečnost využitím výhod posílené spolupráce ve střední Asii, včetně všech pěti středoasijských zemí a Afghánistánu.
  • Cooperation for International Waters in Africa (CIWA) je MDTF spravovaný Světovou bankou a financovaný Dánskem, Evropskou komisí, Nizozemskem, Norskem, Švédskem a Spojeným královstvím. Svěřenecký fond financuje předcházející práci v afrických mezinárodních řekách, z nichž 75% směřuje do čtyř prioritních oblastí - Nil, Niger, Volta a Zambezi.
  • South Asia Water Initiative (SAWI) je MDTF spravovaný Světovou bankou a financovaný vládami Spojeného království, Austrálie a Norska v jižní Asii. Svěřenský fond poskytuje příjemcům realizované granty na iniciativy v hlavních systémech himálajské řeky - Indus, Ganga a Brahmaputra.
  • V povodí řeky Mekong banka podporuje pobřežní státy, jako je Kambodža, Laoská lidově demokratická republika a Vietnam, při posilování jejich integrovaných kapacit pro řízení vodních zdrojů a řízení rizik katastrof, přičemž úzce spolupracuje s komisí řeky Mekong v celé oblasti.
  • Banka také investuje do znalostí, jako jsou např ROTE (Operace přestavby s přeshraničními dopady) identifikovat nástroje, které podporují koordinaci pobřežních zemí zaměřenou na zmírnění přeshraničního poškození a využití výhod investic do přeshraničních oblastí.

Banka se řídí integrovanou agendou povodňového managementu, která zahrnuje dobře fungující systémy včasného varování, infrastrukturu a institucionální opatření pro koordinovanou akci pro řešení zvýšené variability a změn odtokových a povodňových vzorců.

  • Na Madagaskaru banka investuje do zlepšování životních podmínek chudých ve vybraných nízkopříjmových čtvrtích Velkého Antananariva zlepšováním poskytování základních služeb a odolnosti vůči povodním a posilováním kapacity vlády pro integrované řízení měst a efektivní reakci na způsobilé krize a mimořádné události .
  • V Argentině banka posiluje ochranu před povodněmi a posiluje kapacitu odpovědných institucí pro integrované monitorování a řízení vodních zdrojů v povodí řeky Salado
  • V Polsku působí banka od roku 2007 a pomáhá budovat odolnou infrastrukturu protipovodňové ochrany a informační systémy pro povodí Odry a Visly.

Podobně je nedostatek vody řešen také v:

    , původně se zaměřením na region Blízkého východu a severní Afriky (MENA), usilující o posílení přijetí integrovaných přístupů ke správě vodních zdrojů a poskytování služeb ve městech s nedostatkem vody jako základu pro vodní bezpečnost a odolnost vůči změně klimatu.
  • Malé ostrovní státy. Obzvláště živé mohou být výzvy a inovace vodního hospodářství v malých ostrovních státech. Tyto země si zasluhují zvláštní pozornost nejen proto, že jsou často opomíjeny, ale také proto, že poskytují příležitost zaměřit se na intenzivní opětovné použití a rozvoj nekonvenčních vodních zdrojů, což bude stále důležitější znalost pro implementaci v megacities a extrémně vzácném prostředí s nedostatkem vody. Je navržena studie zaměřená na nejmodernější technologie a portfolio banky.

Udržitelné hospodaření s podzemními vodami je rovněž prioritou Světové banky a je ústředním prvkem vodní bezpečnosti v mnoha zemích.

  • S vědomím, že se podzemní voda v mnoha oblastech vyčerpává rychleji, než se doplňuje, Světová banka během let konzultací spolupracovala s klíčovými globálními partnery na vytvoření rámce pro správu podzemních vod. Vize 2030 a globální akční rámec představují odvážnou výzvu ke kolektivně odpovědné akci mezi vládami a globální komunitou k zajištění udržitelného využívání podzemních vod.

Primární výzvou dosažení bezpečnosti vody je schopnost činit rozhodnutí, která dostatečně zohledňují nejistoty a potřeby budoucnosti. To je zvláště důležité u vodních projektů, které zahrnují investice do infrastruktury s dlouhou životností, která musí přinést výhody pro mnoho příštích generací.


4.2.1: Zásobování sladkou vodou a vodní cyklus - biologie

Co je vodní cyklus?

Koloběh vody je způsob, jakým se voda pohybuje po celé Zemi. Nikdy se nezastaví a ve skutečnosti nemá začátek ani konec. Je to jako velký kruh. Popíšeme to tím, že začneme vodou, která je na souši. Například voda, která sídlí v oceánu nebo v jezeře. Část vody na povrchu oceánu se odpaří vlivem tepla ze slunce. Když se odpaří, změní se na vodní páru a stoupá do atmosféry. Tato vodní pára se spojuje se spoustou další vodní páry a mění se v mraky. Mraky se pohybují po zemi s počasím a jakmile jsou tak plné vody, pustí vodu na Zemi v nějaké formě srážek. Může to být déšť, sníh, plískanice nebo kroupy. Když voda dopadne na Zemi, může spadnout zpět do oceánu nebo nakrmit květinu nebo být sněhem na vrcholu hory. Nakonec se tato voda vypaří a spustí celý cyklus znovu.

Jak jde voda z pevniny do páry v atmosféře

Existují tři hlavní způsoby, jak se voda na souši mění v páru:

Vypařování - Toto je hlavní proces, kterým voda přechází ze země do páry v atmosféře. Přibližně 90 procent vodní páry v atmosféře se tam dostalo odpařením. Odpařování probíhá pouze na vodní hladině. Energii odebírá ve formě tepla. Horká voda se vypaří snadněji než studená voda. Slunce poskytuje spoustu energie k odpařování ve vodním cyklu, což primárně způsobuje odpařování z povrchu oceánu.

Sublimace - To je případ, kdy se voda přesouvá přímo do páry z ledu nebo sněhu, aniž by se někdy roztavila ve vodu.Dobré podmínky pro sublimaci nastávají, když je led nebo sníh ve velmi chladných podmínkách, ale fouká vítr a svítí slunce.

Transpirace - Transpirace je, když rostliny uvolňují vodu na své listy, která se poté odpařuje do páry. Rostliny během růstu uvolňují spoustu vody. Odhaduje se, že asi 10 procent vodní páry v atmosféře pochází z transpirace.

Voda v atmosféře

V atmosféře vidíme vodu ve formě mraků. I za jasného nebe je malé množství vody, ale mraky začínají kondenzovat. Kondenzace je proces, při kterém se vodní pára stává kapalnou vodou. Kondenzace je důležitým krokem v koloběhu vody. Atmosféra pomáhá pohybovat vodou po celém světě. Vezme vodu, která se vypařila z oceánu, a přesune ji po zemi, kde se tvoří mraky a bouře, do vodních rostlin s deštěm.

Srážky jsou, když voda padá z atmosféry zpět do země. Jakmile se v oblaku shromáždí dostatek vody, vytvoří se kapky vody, které dopadnou na zem. V závislosti na teplotě a počasí to může být déšť, sníh, plískanice nebo dokonce kroupy.

Mnoho zemské vody se neúčastní koloběhu vody příliš často. Velká část je uložena. Země ukládá vodu na mnoha místech. Největší zásobárnou vody je oceán. Přibližně 96 procent zemské vody je uloženo v oceánu. Nemůžeme pít slanou oceánskou vodu, takže naštěstí pro nás je sladká voda také uložena v jezerech, ledovcích, sněhových čepicích, řekách a pod zemí v zásobnících podzemní vody.


Zajímavosti

Zde je několik zábavných faktů o koloběhu vody, které jste nevěděli.

A duha je krátkodobý jev, ke kterému dochází, když sluneční světlo odráží kapky deště ve vzduchu a rozptyluje barvy!

Koloběh vody je a reverzibilní proces, což znamená, že můžete změnit vodu na páry a tyto páry kondenzovat za vzniku vody.

Věděli jste, že zmrzlá voda popř led je lehčí než voda ? Proto má led tendenci plavat ve vodě. Myslete na to, když do limonády dáte kostku ledu.

Někdy se tato sebraná voda dostane na povrch Země ve formě sníh , kroupy nebo částečně roztátý sníh, kterému se říká plískanice.

Studie naznačuje, že kvůli globální oteplování , byl ovlivněn koloběh vody. To vedlo k tomu, že mokrá místa byla ještě vlhčí a suchá ještě sušší.

The kapky rosy vidět na listech je ve skutečnosti vlhkost ve vzduchu kondenzovaná ve vzduchu kvůli nízké teplotě v noci!

Zřídka, kyselý déšť lze pozorovat kvůli znečištění životního prostředí.

Věděli jste, že 97% z vody na Zemi se slaná voda nachází v oceánech?

Pouze 3% vody Země a#8217 je sladká voda a 2% vody se nachází v ledovcích a ledovcích, které pouze opouští 1% pro použití suchozemskými zvířaty a lidmi.

Slaná voda je k dispozici v hojnosti, ale není vhodný pro pití lidí. I když lze sůl z oceánské vody odstranit, je velmi drahá.

Jen 1% sladké vody, které je k dispozici k použití, je velmi cenné, což činí koloběh vody nezbytným pro život rostlin, zvířat a lidí. Všichni bychom se tedy měli pokusit šetřit vodou.

Všechno to bylo o fázích koloběhu vody a některých projektech, jak tento zajímavý koloběh prakticky pozorovat. Pokračujte tedy v provádění výše uvedených projektů a sledujte cyklus sami!

Související příspěvky

Do koloběhu vody je zapojena řada kroků. Během tohoto cyklu voda prochází všemi třemi stavy hmoty. Přírodní síly, jako je slunce, vzduch, země a hellip

Ačkoli téměř 70% Země je pokryto vodou a většina z nich není vhodná ke konzumaci ani ke každodennímu používání. Destilovaná voda označuje vodu, která byla & hellip

Nizozemský výzkumník Arjan Lock zkoumal chování vibrujících molekul vody. Pomocí ultrakrátkých laserových pulzů zjistil, že atomy vodíku v molekulách vody vibrují delší dobu & hellip


Podívejte se na video: Filtrácia vody (Listopad 2021).