水循环对生物圈的影响

水循环对生物圈的影响

水和水的循环对于生态系统具有特别重要的意义，不仅生物体的大部分（约 70 ％）是由水构成的，而且各种生命活动都离不开水。水在一个地方将岩石浸蚀，而在另一个地方又将浸蚀物沉降下来，久而久之就会带来明显的地理变化。水中携带着大量的多种化学物质（各种盐和气体）周而复始地循环，极大地影响着各类营养物质在地球上的分布。除此之外，水对于能量的传递和利用也有着重要影响。地球上大量的热能用于将冰融化为水、使水温升高和将水化为蒸气。因此，水有防止温度发生剧烈波动的重要生态作用。 水的主要循环路线是从地球表面通过蒸发进入大气圈，同时又不断从大气圈通过降水而回到地球表面。每年地球表面的蒸发量和全球降水量是相等的，因此这两个相反的过程就达到了一种平衡状态。蒸发和降水的动力都是来自太阳，太阳是推动水在全球进行循环的主要动力。地球表面是由陆地和海洋组成的，陆地的降水量大于蒸发量，而海洋的蒸发量大于降水量，因此，陆地每年都把多余的水通过江河源源不断输送给大海，以弥补海洋每年因蒸发量大于降水量而产生的亏损。生物在全球水循环过程中所起的作用很小，虽然植物在光合作用中要吸收大量的水，但是植物通过呼吸和蒸腾作用又把大量的水送回了大气圈。 地球表面及其大气圈的水只有大约 5 ％是处于自由的可循环状态，其中的 99 ％又都是海水。令人惊异的是地球上 95 ％的水不是海水也不是淡水，而是被结合在岩石圈和沉积岩里的水，这部分水是不参与全球水循环的。地球上的淡水大约只占地球总水量（不包括岩石圈和沉积岩里的结合水）的 3 ％，其中的四分之三又都被冻结在两极的冰盖和冰川里。如果地球上的冰雪全部融化，其水量可盖满地球表面 50 米厚。虽然地球的全年降水量多达 5.2 × 10 17 千克（或 5.2 × 10 8 立方千米），但是大气圈中的含水量和地球总水量相比却是微不足道的。地球全年降水量约等于大气圈含水量的 35 倍，这说明，大气圈含水量足够 11 天降水用，平均每过 11 天，大气圈中的水就得周转一次。 降水和蒸发的相对和绝对数量以及周期性对生态系统的结构和功能有着极大影响，世界降水的一般格局与主要生态系统类型的分布密切相关。而降水分布的特定格局又主要是由大气环流和地貌特点所决定的。 水循环的另一个重要特点是，每年降到陆地上的雨雪大约有 35 ％又以地表径流的形式流入了海洋。值得特别注意的是，这些地表径流能够溶解和携带大量的营养物质，因此它常常把各种营养物质从一个生态系统搬运到另一个生态系统，这对补充某些生态系统营养物质的不足起着重要作用。由于携带着各种营养物质的水总是从高处往低处流动，所以高地往往比较贫瘠，而低地比较肥沃，例如沼泽地和大陆架就是这种最肥沃的低地，也是地球上生产力最高的生态系统之一。 河川和地下水是人类生活和生产用水的主要来源，人类每年所用的河川水约占河川总水量的 25 ％，其中有将近 30 ％通过蒸发又回到了大气圈。据估计到本世纪末，人类将利用河川总水量的 75 ％来满足生活、灌溉和工业用水之需。 地下水是指植物根系所达不到而且不会因为蒸发作用而受到损失的深层水。地球所蕴藏的地下水量是惊人的，约比地上所有河川和湖泊中的水多 38 倍！地下水有时也能涌出地面（如泉水）或渗入岩体形成蓄水层，人类可以把蓄水层中的水抽到地面以供利用。地下水如果受到足够的液体压力，也会自动喷出地面形成自流井或喷泉。 蒸发、降水和水的滞留、传送使地球上的水量维持一种稳定的平衡。如果把全球的降水量看作是 100 个单位，那么平均海洋的蒸发量为 84 个单位，海洋接受降水量为 77 个单位；陆地的蒸发量为 16 个单位，陆地接受降水量为 23 个单位，从陆地流入海洋的水量为 7 个单位，这就使海洋的蒸发亏损得到平衡。大气圈中的循环水为 7 个单位。 水的全球循环也影响地球热量的收支情况，正如已说过的那样，最大的热量收支是在低纬度地区，而最小的热量收支是在北极地区。在纬度 38 °至 39 °地带，冷和热的进出达到一种平衡状态。高纬度地区的过冷会由于大气中热量的南北交流和海洋暖流而得以缓和。从全球观点看，水的循环着重表明了地球上物理和地理环境之间的相互密切作用。因此，经常在局部范围内考虑的水的问题。实际上是一个全球性的问题。局部地区水的管理计划可以影响整个地球。问题的产生不是由于降落到地球上的水量不足，而是水的分布不均衡，这尤其与人类人口的集中有关。因为人类已经强烈地参与了水的循环，致使自然界可以利用的水的资源已经减少，水的质量也已下降。现在，水的自然循环已不足以补偿人类对水资源的有害影响。