• Введение
• Часть 1. Мировой океан
• Часть 2. Среда обитания
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Таблица 1.1 Суммарные запасы поверхностных вод.

Пространство Земли, покрытое водами океанов и морей, представляет собой непрерывную водную оболочку, называемую Мировым океаном. Мировой океан расчленяет сушу на отдельные материки, острова и архипелаги. Мировой океан в свою очередь разделен материками на отдельные, сообщающиеся между собой части.

Часть Мирового океана, расположенная между отдельными материками и отличающаяся своеобразной конфигурацией береговой линии и особенностями подводного рельефа, отражающего историю формирования данного участка земной коры, называется океаном. Основными признаками океанов являются самостоятельная система течений и атмосферной циркуляции и структура водных масс с характерным пространственным и вертикальным распределением океанологических элементов. По этим признакам Мировой океан условно подразделяют на четыре части: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны. Границы океанов отчетливо выражены лишь береговыми линиями суши, омываемой ими. Морские же границы носят до некоторой степени условный характер.

Моря.

Часть океана, вдающаяся в сушу и сообщающаяся с прилежащим океаном или морем свободно, через проливы, или отделенная островами, их грядами, подводными поднятиями (порогами), называется морем. Географическое положение, условия водообмена с океаном, характер рельефа дна и очертаний бассейна наряду с общими климатическими и гидрометеорологическими условиями района определяют структуру водных масс данного моря и их режим. Моря подразделяют по различным признакам: условиям водообмена и степени изоляции от океана, происхождению, характеру водообмена и гидрологического режима и т.д.

Наибольшее распространение до настоящего времени имеет классификация Шокальского, по которой моря разделяются на окраинные, средиземные и межостровные. Окраинные моря располагаются по окраинам материков и больших островов, средиземные - между материками или внутри них. В соответствии с этим средиземные моря подразделяются на межматериковые и внутриматериковые. Межматериковые моря отличаются обычно большими размерами и большими глубинами, внутриматериковые, напротив, относительно невелики и неглубоки. Межостровные моря располагаются между островами и архипелагами. Окраинные моря вдаются в материки и от океана отделяются грядами островов, иногда полуостровами. Свободное сообщение окраинных морей с океанами обусловливает зависимость физических и динамических процессов, а также режима вод от воздействия океана. Примерами окраинных морей могут служить моря Северное, Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское, Восточно-Китайское и др. Средиземные моря имеют затрудненную связь с океанами. В результате влияния материков соленость их вод, температура и другие характеристики сильно отличаются от соседних участков океана. Одно из самых значительных морей этого типа - Средиземное (межматериковое). К числу межматериковых морей относятся также моря австрало-азиатские и американские. Внутриматериковые средиземные моря вдаются целиком в один материк. Таковы моря Белое, Балтийское, Гудзонов залив. К числу межостровных морей относятся Коралловое море и др.

Водный и солевой баланс.

Изменения солености в различных районах Мирового океана зависят от физико-географических, гидрометеорологических и океанологических факторов. Наибольшее значение имеют: испарение с поверхности моря, выпадение осадков, приток материковых вод, процессы ледообразования и таяния льдов. Кроме того, большое значение имеют и динамические факторы - вертикальное перемешивание слоев и горизонтальный перенос водных масс течениями. Приток пресных вод с материков, выпадение осадков, приток менее соленых вод из соседнего района океана или моря, а также процесс таяния льдов опресняют морские воды, понижая их соленость. Процессы испарения и ледообразования, сопровождающиеся выпадением солей в рассол, а также приток более соленых вод, вносимых течениями, повышают соленость. Изменения всего комплекса этих процессов во времени и в пространстве определяют пространственное и вертикальное распределение солености, сезонные, многолетние и другие изменения ее. Солевой баланс морей и океанов связан с изменением компонентов водного баланса.

Приходную часть водного баланса составляют атмосферные осадки, выпадающие на поверхность моря, пресные воды, приносимые реками, воды от таяния морского льда и, наконец, приток воды из соседнего водоема. Расходную часть водного баланса этого же объема воды составляют потери воды на испарение, на образование льда и отток воды в соседние водоемы. Для некоторых морей учитывается расход воды на просачивание через дно. В морях большое значение имеет и водообмен с соседним морем или океаном.

Все перечисленные факторы определяют режим и изменения солености вод океанов и морей. Так как соленость - наиболее консервативное, установившееся свойство вод Мирового океана, то можно говорить и о балансе солей. Приходная часть солевого баланса слагается из поступления солей: а) с материковым стоком, б) с атмосферными осадками, в) из недр Земли в виде продуктов дегазации мантии, г) при растворении пород на дне океанов и морей.

Расход солей происходит при: а) выпадении солей в осадок, б) выкристаллизовывании солей из рассола солевых ячеек льда при низких температурах (до - 55°С), в) испарении морской воды в районах с жарким климатом в закрытых и полузакрытых морях, г) выносе солей при разбрызгивании воды ветром и других менее эффективных процессах.

Из всех компонентов прихода и расхода солей наибольшее значение имеют приток с материковым стоком и из недр Земли за счет дегазации мантии, а также выпадение солей из морской воды в осадок, компенсирующие друг друга. Общее количество солей, растворенных в морской воде, достигающее примерно (47-56) * 10¹⁵ т, настолько велико, что изменения, связанные с приходом и расходом, а также влиянием различных факторов, не отражаются на общем солевом составе морской воды.

В течение длительных отрезков времени - геологических эпох - солевой состав вод Мирового океана можно считать установившимся. Это связано с тем, что приход солей балансируется расходом и, кроме того, количество солей, поступающих или выпадающих из состава морской воды, настолько незначительно по сравнению с солевой массой, находящейся в ее растворе, что требуются очень большие промежутки времени (200000-160000 лет) для того, чтобы соленость изменилась на 0,02-0,01%₀.

Тепловой режим океанов и морей.

Основной источник тепла, получаемого поверхностью Мирового океана, - это прямая и рассеянная солнечная радиация. Часть ее отражается водной поверхностью, часть излучается в атмосферу и межпланетное пространство. Морские воды, соприкасаясь с атмосферой, обмениваются с ней теплом. Если вода теплее воздуха, то происходит отдача тепла в атмосферу, если же вода холоднее, она получает некоторое количество тепла в процессе теплообмена. Большое количество тепла море теряет на испарение. Известно, что на испарение каждого грамма воды затрачивается свыше 2,4310⁵ Дж/кг (580 кал). Отсюда нетрудно представить, какое большое количество тепла теряют поверхностные слои океана, например, в области пассатов, где испарение очень велико.

В высоких широтах нагревание и охлаждение морской воды связано с ледовыми явлениями. В осенне-зимний период при образовании льда всегда выделяется скрытая теплота ледообразования, которая затрачивается на нагревание воды и воздуха над ней. Весной при таянии льда происходит, наоборот, охлаждение воды и воздуха.

Дополнительным источником тепла могут служить речные воды. Наконец, большая роль в распределении и изменении температуры вод океанов и морей принадлежит материкам, господствующим ветрам и особенно течениям.

На поверхности раздела океан - атмосфера, а также в толще воды непрерывно происходят процессы, изменяющие тепловое состояние вод. Некоторые из этих процессов сопровождаются выделением тепла и приводят к повышению температуры воды, другие приводят к потере тепла и понижению температуры. Соотношение количеств тепла, поступающего в воду и теряемого ею в результате взаимодействия различных тепловых и динамических процессов, называют тепловым балансом. Соотношение между приходной и расходной частями теплового баланса различно в отдельных частях Мирового океана и значительно меняется с течением времени.

Течения.

Происхождение морских течений и их классификация. Поступательные горизонтальные движения водных масс, связанные с перемещением значительных объемов воды на большие расстояния, называют течениями. Течения возникают под действием различных факторов, таких, как ветер (т.е. трение и давление движущихся воздушных масс на водную поверхность), изменения в распределении атмосферного давления, неравномерность в распределении плотности морской воды (т.е. горизонтальный градиент давления вод различной плотности на одинаковых глубинах), приливообразующие силы Луны и Солнца. На характер движения масс воды существенное влияние оказывают также вторичные силы, которые сами не вызывают его, а проявляются лишь при наличии движения. К этим силам относятся сила, возникающая благодаря вращению Земли - сила Кориолиса, центробежные силы, трение вод о дно и берега материков, внутреннее трение. Большое влияние на морские течения оказывают распределение суши и моря, рельеф дна и очертания берегов. Классифицируют течения главным образом по происхождению. В зависимости от сил, их возбуждающих, течения объединяют в четыре группы:

1) фрикционные (ветровые и дрейфовые),

2) градиентно-гравитационные,

3) приливные,

4) инерционные.

Течения, возникающие при участии сил трения, - это ветровые течения, вызванные временными и непродолжительными ветрами, и дрейфовые, вызванные установившимися, действующими длительное время ветрами. В ветровых течениях не создается наклона уровня, дрейфовые же течения приводят к наклону уровня и появлению градиента давления, которые определяют возникновение в прибрежных районах глубинного градиентного течения.

Градиентно-гравитационные течения возникают вследствие наклона физической поверхности моря, вызванного различными факторами, - это плотностные, бароградиентные и стоковые течения. Первые создаются горизонтальным градиентом плотности, возникающим вследствие перераспределения поля плотности. Бароградиентные течения вызываются изменениями в распределении атмосферного давления, которые приводят к наклону уровня в областях повышенного давления и повышению его в области пониженного давления. Стоковые течения создаются в результате наклона поверхности моря, вызванного притоком береговых вод, атмосферными осадками, испарением, притоком вод из другого бассейна или оттоком вод в другие районы. Наконец, могут возникать компенсационные течения вследствие нарушения равновесия за счет убыли или оттока вод из одного бассейна в другой под влиянием сгонно-нагонной циркуляции и других факторов.

Приливные течения возникают под действием приливообразующих сил Луны и Солнца.

Инерционные течения - это остаточные течения, наблюдающиеся после прекращения действия всех возбуждающих движение факторов. На частицы воды в инерционных течениях действуют только две уравновешивающие одна другую силы - Кориолиса и центробежная. Инерционные течения наблюдались в Балтийском море, в Черном, Средиземном и др.

Течения подразделяются по степени устойчивости, расположению, физико-химическим свойствам, характеру движения.

По устойчивости выделяют постоянные, периодические и временные (случайные) течения. Постоянные - это течения, сохраняющие средние значения скорости и направления длительное время. Они заметно изменяют свои характеристики от сезона к сезону, но почти не изменяют их от года к году. К ним относятся Гольфстрим, Куросио, пассатные и др.

Периодические - течения, меняющие свои элементы во времени с определенным периодом (муссонные, приливные).

Временные течения возникают под влиянием временных интенсивных ветров, резких внезапных изменений давления атмосферы, выпадения осадков.

По расположению выделяют течения поверхностные, глубинные, придонные, прибрежные, открытого моря.

По физико-химическим свойствам течения могут быть теплые, холодные, опресненные, осолоненные, нейтральные. Влияние теплых и холодных течений на ход многих физических явлений, особенно на климат Земли, огромно. Подразделение течений по физико-химическим свойствам относительно. Теплые и осолоненные течения имеют температуру и соленость выше, чем местные, окружающие их воды, холодные и опресненные - ниже.

По характеру движения течения подразделяют на прямолинейные, криволинейные, циклонические и антициклонические.

В природных условиях не существует течения какого-либо одного происхождения, а имеет место комплексный поток, сочетающий различные типы течений.

Течения в морях. Течения в морях формируются под влиянием тех же факторов, которые возбуждают океаническую циркуляцию. Однако местные физико-географические условия, особенности рельефа дна и водообмен с соседними морями или океаном определяют региональные особенности течений в морях. В средиземных и окраинных морях формирование течений происходит различно. Например, течения в Норвежском, Гренландском и Баренцевом морях, входящие в систему течений Северного Ледовитого океана, тесно связаны и с течениями Атлантического океана, а также с атмосферными процессами, господствующими над акваторией этого района.

В Балтийском море поверхностное течение, вызванное обильным притоком речных вод, в зависимости от направления ветров усиливается или ослабевает. При преобладании ветров с юго-запада наблюдается круговорот вод против часовой стрелки: вдоль южных берегов на восток, вдоль восточных на север. Течения Черного и Азовского морей связаны с господствующими здесь ветрами.

Весьма распространены в морях стоковые и сточные течения. Дрейфовое Карибское течение приносит большое количество воды в Мексиканский залив, куда вливается обильный сток Миссисипи. Избыток вод в этом заливе создает мощное сточное Флоридское течение через одноименный пролив. Обь - Енисейское течение в Карском море, Ленское - в море Лаптевых представляют собой типичные стоковые течения, возникающие в результате стока огромных масс вод рек Сибири - Оби, Енисея и Лены.

В морях, где развиты приливные явления, обычно хорошо выражены приливные течения, иногда превалирующие над всеми остальными. Так, например, интенсивные приливные течения наблюдаются в Белом море, в Японском, Охотском, Северном и др.

Реки.

Таблица 1.2 Количество и протяженность речной сети.

Под протяженностью понимается суммарная длина всех рек, составляющих данную систему. Длина рек измеряется по карте возможно более крупного масштаба. Извилистость реки характеризуется коэффициентом извилистости. Этот коэффициент определяется для отдельных участков реки и представляет собой отношение расстояния по прямой линии между начальным и конечным пунктами участка к длине реки на этом участке.

Густота речной сети характеризуется коэффициентом густоты, представляющим собой отношение суммарной протяженности речной сети на данной площади к величине этой площади. Коэффициент густоты речной сети выражается в км/км². Густота речной сети зависит от ряда природных факторов: рельефа, геологического строения местности, свойств почв, климата, в особенности от количества осадков и условий их стока. Немаловажная роль принадлежит также историко-геоморфологическим факторам.

Водоразделы.

Линия на земной поверхности, разделяющая сток атмосферных осадков по двум противоположно направленным склонам, называется водоразделом. Весь земной шар можно разделить на две основные покатости, по которым воды стекают с континентов в Мировой океан: Атлантическую и Тихоокеанско-Индийскую. Водораздел между этими двумя покатостями называется Мировым водоразделом. Водоразделы между периферийными областями и областями внутреннего стока называются внутренними водоразделами. Линии на земной поверхности, разделяющие области суши, сток с которых направлен в различные океаны или моря, называются водоразделами океанов и морей. Водоразделы, отделяющие части суши, сток с которых направлен в те или иные речные системы, называют речными водоразделами или водоразделами речных бассейнов.

В горных районах водоразделы обычно хорошо выражены и проходят по вершинам горных хребтов. На равнинах водоразделы нередко выражены неясно, и определить их точно бывает трудно.

Реки собирают воды не только с поверхности земли, но и из верхних слоев литосферы (подземные воды). В соответствии с этим различают поверхностные и подземные водоразделы. Поверхностные и подземные водоразделы не всегда совпадают.

Речной бассейн. Водосбор.

Часть земной поверхности, включающая в себя данную речную систему и отделенная от других речных систем водоразделами, называется речным бассейном этой системы. Поверхность суши, с которой речная система собирает свои воды, называется водосбором или водосборной площадью бассейна. В большинстве случаев площади бассейна реки и водосбора совпадают. Но иногда водосборная площадь бывает меньше площади бассейна. Это наблюдается в тех случаях, когда внутри бассейна имеются либо площади внутреннего стока, либо площади, с которых стока не происходит вовсе.

Речные бассейны отличаются друг от друга размерами и формой. Основной морфометрической характеристикой речного бассейна является его площадь, выражаемая обычно в квадратных километрах.

Бассейны рек нередко отличаются значительной асимметрией, что имеет большое значение для формирования водного режима реки. При асимметрии бассейна в главную реку будет поступать при прочих равных условиях различное количество воды с правой и левой частей водосбора.

Исток, верхнее, среднее и нижнее течение, устье.

Истоком называется место на земной поверхности, где русло реки приобретает отчетливо выраженные очертания и где в нем наблюдается течение. Река может образоваться из слияния двух рек. Тогда за начало реки принимается место слияния этих рек.

Нередко на равнинах реки берут начало из болота. Иногда из одного болота вытекают ручьи и речки, принадлежащие к разным речным системам. Многие реки вытекают из озер, и в этом случае исток реки выражен вполне отчетливо (Нева, Свирь, Ангара и др.). Иногда, сравнительно редко, из одного озера вытекают две реки, принадлежащие к различным системам. Это наблюдается в том случае, если озеро расположено на высокогорном плато, на водораздельном пространстве. Иногда ручьи и речки берут начало из родников. В горных районах, там, где развито оледенение, многие реки вытекают из ледников.

Течение рек можно разделить на три части, имеющие обычно более или менее общие черты для разных рек: верхнее, среднее и нижнее течение. В верхнем течении река обычно отличается большими уклонами и в соответствии с этим большими скоростями. В этой части течения река, как правило, энергично размывает свое русло. В средней и нижней частях течения уклоны водной поверхности и скорости течения уменьшаются, эрозионная деятельность потока ослабевает. В средней части река проносит транзитом продукты размыва, принесенные сверху. В нижнем течении происходит по преимуществу аккумуляция продуктов размыва, поступивших из верхних частей речного бассейна. Иногда на отдельных участках река под влиянием особенностей рельефа теряет указанные черты, характерные для верхнего, среднего и нижнего течения.

Место, где река впадает в другую реку, озеро или море, называется устьем реки. Иногда вследствие затрат на испарение и отчасти фильтрацию в грунт, слагающий русло, реки заканчиваются "слепыми устьями". Так называются участки, где такие реки прекращают свое течение. В результате разбора воды на орошение многие реки заканчиваются в нижнем течении рядом ирригационных каналов, веерообразно расходящихся в разные стороны.

Речная долина и русло реки.

Реки обычно текут в узких вытянутых пониженных формах рельефа, характеризующихся общим наклоном своего ложа от одного конца к другому и называемых долинами. Элементами речной долины являются: дно, или ложе, долины, тальвег, русло реки, пойма, склоны долины, террасы и бровка. Дно, или ложе, долины - наиболее пониженная часть ее. Тальвег - непрерывная извилистая линия, соединяющая наиболее глубокие точки дна долины. Дно долины в продольном направлении пересекается речным руслом, представляющим собой эрозионный врез, образованный водным потоком. Часть дна долины, заливаемая высокими речными водами, называется поймой. Склоны долины редко бывают ровными. На них часто образуются располагающиеся уступами на некоторой высоте над тальвегом более или менее горизонтальные площадки, называемые речными террасами. Пойма представляет собой нижнюю террасу. Линия сопряжения склонов долины с поверхностью прилегающей местности называется бровкой. Строение речных долин, их форма, размеры оказывают большое влияние на ряд гидрологических процессов, происходящих в них, на свойства реки и особенности ее режима. Большая или меньшая крутизна склонов долины способствует ускорению или замедлению стока поверхностных вод с них в русло реки, усилению или ослаблению процессов размыва поверхности склонов долины, а, следовательно, и поступлению продуктов размыва в речное русло. Мощные аллювиальные отложения, скопившиеся в долинах рек, являются вместилищем грунтовых вод и тем самым оказывают влияние на питание рек грунтовыми водами.

Размеры и форма русла сильно меняются по длине реки в зависимости от ее водности, строения долины, характера пород, слагающих русло. Морфологические особенности русла могут быть охарактеризованы при помощи плана русла с нанесенными на нем изобатами, или горизонталями, и поперечного профиля русла. Сечение русла вертикальной плоскостью, перпендикулярной направлению течения, называется водным сечением потока. Часть площади водного сечения, где наблюдаются скорости течения, называется площадью живого сечения. Та же часть площади водного сечения, где течение практически отсутствует, называется площадью мертвого пространства.

Озера и водохранилища.

Озерами называются котловины или впадины земной поверхности, заполненные водой и не имеющие прямого соединения с морем.

Размеры озер колеблются в весьма широком диапазоне. Согласно приведенному определению, к озерам могут быть отнесены и такие крупные водоемы, как Каспийское и Аральское моря, а также сравнительно небольшие временные скопления воды в понижениях местности, образующиеся, например, в период весеннего снеготаяния.

Иногда, в отличие от текущих вод (рек), озера определяют как водоемы с замедленным стоком или с замедленным водообменом.

При наличии котловины образование озера произойдет в том случае, когда приток воды в это углубление будет превышать потери на фильтрацию и испарение.

Искусственно созданное озеро называется водохранилищем. Если водохранилище имеет небольшие размеры, его называют прудом. Иногда прудами называют мелководные естественные озера, на площади которых распространена водная растительность.

Сравнительно быстрая смена водных масс обеспечивает большее выравнивание температуры в водохранилищах, чем обычно наблюдается в озерах, а это в свою очередь приводит к меньшему нагреву поверхностных слоев воды по сравнению с теми условиями, которые имели бы место на озерах той же площади, расположенных в однородных климатических условиях.

Формирование берегов. С созданием водохранилищ коренному переформированию подвергаются затапливаемые речные долины, особенно в береговой зоне водохранилища. Процессы, происходящие при формировании берегов водохранилищ, весьма существенно отличаются от тех, которые наблюдаются в береговой зоне озер.

Береговая область озер в течение многолетнего периода существования в условиях достаточно размываемых грунтов приобретает пологие очертания. Ветровые волны, воздействуя на берега озер, выносят в глубь озера более мелкие частицы грунта, делают откос более пологим и создают отмостку из крупных фракций грунта; эти частицы грунта создают защитный слой, предохраняющий берег озера от дальнейших разрушений. Указанный процесс, продолжаясь весьма длительный период, приводит к созданию береговой зоны, являющейся относительно устойчивой при данных условиях ветрового волнения, уклона склонов и размеров частиц верхнего слоя грунта.

Таким образом, естественные озера в условиях равнинного рельефа имеют такие берега, на которых уже не происходят интенсивные процессы размыва. Имеющиеся движения твердых частиц, образующих берег, обычно приводят к их перемещению в береговой зоне без существенного сноса в глубинную область.

После создания водохранилищ ветровые волны, достигающие иногда высоты 3 м, сразу начинают интенсивно размывать склоны речной долины, которые до этого не соприкасались с водой и имели профиль, сформированный в условиях отсутствия постоянного воздействия воды. Внезапное нарушение условий существования склонов речных долин, превращаемых в берега водохранилищ, приводит к стремительному одностороннему их преобразованию. Можно сказать, что береговая зона озера находится в пределах уже развившегося процесса, а береговая зона водохранилищ находится в стадии преобразования. В процессе преобразования береговой зоны водохранилищ даже в течение одного летнего сезона могут происходить обрушения берегов на расстоянии нескольких десятков метров от первоначального положения. При этом высота откосов может достигать 40-60 м и более. Общая зона разрушения береговой области до момента образования более или менее устойчивых береговых очертаний может достигать нескольких (двух-трех) километров.

В условиях водохранилищ, создаваемых подпором больших рек, основным фактором, определяющим процесс формирования береговой области, является ветровое волнение. Скорости течения, определяемые транзитными расходами воды, в больших водохранилищах малы для того, чтобы создать значительные размывы берегов. При движениях воды, связанных с действием ветра, в том числе и сгонно-нагонных, так или иначе связанных с волнением, создаются скорости, способные размывать берега и дно, перемещать большие массы грунта.

Под действием указанных причин первоначальный берег, линия профиля которого разрушается. Продукты разрушения отлагаются вниз по откосу в виде подводной береговой отмели или береговой платформы. Рост береговой отмели и разрушение берега продолжаются, постепенно затухая, до тех пор, пока отмель не образует надежную защитную полосу, выполненную на поверхности из достаточно крупных частиц грунта, в пределах которой волны теряют значительную часть своей энергии и перестают действовать разрушающе на берега.

Ледники.