Название: Роль Мирового океана в биосфере Раздел: Рефераты по экологии Тип: реферат Добавлен 02:07:32 26 августа 2011 Похожие работы Просмотров: 545 Комментариев: 14 Оценило: 3 человек Средний балл: 4.7 Оценка: неизвестно Скачать
Роль Мирового океана в биосфере
Реферат по курсу экологии
МГТУ им. Н.Э.Баумана
Нежурина Евгения, 1 курс, группа ФН2-21
Москва, 2011 год
Моровой океан— основная часть гидросферы, составляющая 94,1 % всей её площади, непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова и отличающаяся общностью солевого состава.
Континенты и большие архипелаги разделяют мировой океан на пять больших частей (океанов):
· Северный Ледовитый океан
Меньшие регионы океанов известны как моря, заливы, проливы и т. п.
Трудно переоценить роль Мирового океана в жизни человечества. Он во многом определяет лик планеты в целом, в том числе ее климат, круговорот воды на Земле. В океане пролегли жизненно важные водные пути, соединяющие материки и острова. Колоссальны его биологические ресурсы. В Мировом океане обитает более 160 тыс. видов животных и около 10 тыс. видов водорослей. Ежегодно воспроизводимое количество промысловых рыб оценивается в 200 млн. т, из них примерно 1/3 вылавливается. Более 90% мирового улова приходится на прибрежный шельф особенно в умеренных и высоких широтах Северного полушария. Доля Тихого океана в мировом улове — около 60%, Атлантического — около 35%.
Шельф Мирового океана располагает огромными запасами нефти и газа, крупными запасами железо-марганцевых руд и других полезных ископаемых. Человечество еще только приступает к использованию энергетических ресурсов Мирового океана, в т. ч. энергии приливов. С опреснением морских вод связывают решение многих водных проблем будущего.
К сожалению, человечество не всегда разумно пользуется природными ресурсами Мирового океана. Во многих районах истощены его биологические ресурсы. Значительная часть акватории загрязнена отходами антропогенной деятельности, в первую очередь, нефтепродуктами.
Гидросфера Земли и прежде всего Мировой океан – важные компоненты образования климата. Тепло, масса и энергия движения передаются от атмосферы водам Мирового океана и наоборот. Они соприкасаются друг с другом на 2/3 поверхности Земли.
Геофизики утверждают, что Земля давно бы остыла и превратилась в безжизненный кусок камня, если бы не вода. Нагреваясь, она поглощает тепло, остывая, отдаёт его. Земная вода и поглощает, и возвращает очень много тепла, и тем самым “выравнивает” («смягчает») климат. Мировой океан — мощный накопитель тепла и регулятор теплового режима Земли. Если бы океана не было, средняя температура поверхности Земли составила бы -21°С, то есть была бы на 36° ниже той, которая имеется в действительности.
Под действием солнечной радиации вода испаряется и переносится на континенты, где выпадает в виде различных атмосферных осадков.
Океанические течения переносят нагретые или охлаждённые воды в другие широты и в значительной мере ответственны за распределение тепла по планете. Поверхностные течения в океане формируются атмосферными ветрами, которые переносят большое количество тепла. На направление течений в Мировом океане оказывает влияние отклоняющая сила, вызванная вращением Земли, — сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном — влево. Скорость течений в среднем не превышает 10 м/с, а в глубину они распространяются не более чем на 300 м.
Если факторы, вызывающие течения, постоянны, то образуется постоянное течение, а если они носят эпизодический характер, то формируется кратковременное, случайное течение. По преобладающему направлению течения делятся на меридиональные, несущие свои воды на север или на юг, и зональные, распространяющиеся широтно. Течения, температура воды в которых выше средней температуры для тех же широт, называют тёплыми, ниже — холодными, а течения, имеющие ту же температуру, что и окружающие его воды, — нейтральными.
Вода обладает огромной теплоёмкостью, поэтому температура океана меняется гораздо медленнее, чем температура воздуха или суши. Близкие к океану районы имеют меньшие суточные и сезонные колебания температуры.
Мировой океан изучен слабо. Только недавно обнаружены очень важные особенности циркуляции воды в океане. Так, были обнаружены океанические вихри, подобные циклонам и антициклонам в атмосфере. Диаметр этих вихреобразных кольцевых структур достигает 100 километров. Свойства воды в пределах этих вихрей сильно отличаются от свойств воды окружающей их.
Поверхностная и донная границы являются, по выражению В.И. Вернадского, «пленками жизни», в прибрежных же районах выделяются «сгущения жизни», поражающие воображение своим богатством и разнообразием. Для обеспечения экологического равновесия всей биосферы эти пленки и сгущения жизни в океане играют ключевую роль.
Живые организмы населяют Океан от поверхности до наибольших глубин. По типам местообитаний различают пелагические организмы, населяющие толщу воды, и организмы, населяющие дно.
Известковые и кремнёвые скелеты организмов — важнейший компонент донных осадков Океана. Многие морские организмы служат объектом промысла и используются в качестве пищи или технического сырья.
Растительные организмы (кроме бактерий и некоторых низших грибов) населяют только верхний освещенный слой Океана (главным образом до глубины около 50—100 м), в котором может осуществляться фотосинтез. Фотосинтезирующие растения создают первичную продукцию, за счёт которой существует всё остальное население Океана.
Животный мир Океана ещё более разнообразен. В нем обитают представители почти всех классов современных свободноживущих животных, а многие классы известны только из Океана. Жизнь некоторых птиц постоянно связана с Океаном (пингвинов, альбатросов, чаек и др. — около 240 видов).
Биомасса Океана насчитывает 150 тыс. видов животных и 10 тыс. водорослей, а её общий объём оценивается в 35 миллиардов тонн, чего вполне может хватить, чтобы прокормить 30 миллиардов человек. Вылавливая ежегодно 85-90 миллионов тонн рыбы, на неё приходится 85 % от используемой морской продукции, моллюсков, водорослей, человечество обеспечивает около 20% своих потребностей в белках животного происхождения. Живой мир Океана — это огромные пищевые ресурсы, которые могут быть неистощимыми при правильном и бережном их использовании.
Темпы антропогенного накапливания СО2 в атмосфере выше, чем скорость откачивания его морскими организмами. К тому же многие экосистемы, особенно интенсивно связывающие СО2, расположены на мелководьях или в поверхностной толще океана. Они страдают в первую очередь от антропогенного воздействия и снижают свою продуктивность, поэтому злободневен вопрос об охране коралловых рифов — одной из наиболее продуктивных экосистем.
В Мировой океан ежегодно сбрасывается более 30 тыс. различных химических соединений, общая масса которых составляет 1,2 млрд т. Загрязнение его вод отдельными веществами приобрело глобальный характер. Самыми опасными загрязнителями, поражающими экосистему океана из-за их отравляющего, мутагенного либо канцерогенного действия на морские организмы являются углеводороды (пестициды, нефть и нефтепродукты и др.), токсичные металлы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и др.) и радиоактивные вещества. Все более опасным для прибрежных районов является микробиологическое загрязнение. Патогенные организмы, в частности кишечная микрофлора, начинают проникать в открытые акватории некоторых морей. Загрязняющие вещества не только непосредственно воздействуют на экосистему океана, но и изменяют физико-химические свойства вод, определяющие газообмен, потоки солнечной радиации и теплоты через его поверхность. От этого страдают не только обитатели самого океана, но и все живые существа на суше.
Но Мировой океан также может служить и переработчиком отходов. Благодаря химическому и физическому воздействию своих вод и биологическому влиянию живых организмов, он рассеивает и очищает основную часть поступающих в него отходов, сохраняя относительное равновесие экосистем Земли. В течение 3000 лет в результате круговорота воды в природе вся вода Мирового океана обновляется.
На дне Мирового океана происходит накопление и преобразование огромной массы минеральных и органических веществ, поэтому геологические и геохимические процессы, протекающие в океанах и морях, оказывают очень сильное влияние на всю земную кору.
Химический состав живого вещества суши и океана неодинаков. Живое вещество океана отличается более высоким содержанием воды (около 80%), азота и серы, а также значительно большим содержанием зольных элементов (40-50% от сухой биомассы). В растениях океана по сравнению с растительностью суши значительно выше концентрация почти всех главных зольных элементов, особенно натрия и магния, а также хлора и серы.
Еще заметнее выражено превышение концентраций многих рассеянных элементов. Так, в фотосинтезирующих организмах океана в сотни раз выше концентрация йода и брома, в десятки раз — некоторых тяжелых металлов: кадмия, цинка, ртути, свинца, ванадия и др., а также мышьяка.
Так как современная биомасса океана очень мала по отношению к биомассе Мировой суши и, учитывая незначительность относительной роли зоомассы последней, состав растительности суши обусловливает состав всего живого вещества Земли.
Живое вещество океана вносит свой вклад не только в продуцирование биомассы, но и в поддержание газового состава атмосферы, регулирование химического состава океанических вод, процессов образования осадочных горных пород, формирование берегов и подводного рельефа.
Из Мирового океана поступает более половины кислорода, и он же регулирует содержание углекислоты в атмосфере, так как способен поглощать ее избыток. На дне Мирового океана происходит накопление и преобразование огромной массы минеральных и органических веществ, поэтому геологические и геохимические процессы, протекающие в океанах и морях, оказывают очень сильное влияние на всю земную кору.
Бактерии, встречающиеся в Океане повсеместно, играют большую роль в биологическом, химическом и геологическом процессах. Они участвуют в круговороте веществ, обусловливают окислительно-восстановительные процессы, усваивают содержащиеся в воде и донных осадках органические вещества, которые таким образом становятся пригодными для использования животными, и т.д.
Живое вещество в океане выполняет важную функцию насоса, откачивающего СО2 из атмосферы. Между сушей и Мировым океаном постоянно идут процессы миграции углерода, в которых преобладает вынос его в форме карбонатных и органических соединений с суши в океан. Как известно, сжигание углеводородного топлива обусловливает выброс в атмосферу огромного количества СО2. Повышение его концентрации в атмосфере вызывает парниковый эффект, глобальное потепление климата. В результате начинают таять ледяные шапки на полюсах, повышается уровень океана. Трансгрессия океана уже сейчас вызывает озабоченность государств Микронезии, население которых живет на атоллах, возвышающихся над поверхностью океана на считанные метры. Океан захватывает из атмосферы и захоранивает СО2 в осадочных породах типа известняков и доломитов, а также в толще морской воды благодаря образованию биомассы живого вещества и растворенной органики. Углекислый газ атмосферы и гидросферы обменивается и обновляется живыми организмами за 395 лет.
Также Мировой океан активно участвует в миграции фосфора.
Каждый год с водным стоком в Мировой океан поступает около 90 млн т этого кремния. Он непрерывно поглощается из воды живыми организмами. Живое вещество извлекает кремний из природных вод и почв для питания и функционирования биохимических процессов, высвобождая его затем с экскрементами и при отмирании. В результате отмирания миллиардов организмов огромные массы кремнезема откладываются на дне водоемов. Так формируется биогеохимический цикл кремния.
Источник
Экологическая роль мирового океана
Океану, и особенно его прибрежной зоне, принадлежит ведущая роль поддержания жизни на Земле. Ведь около 70% кислорода, поступающего в атмосферу планеты, вырабатывается в процессе фотосинтеза планктоном (фитопланктоном). Сине-зеленые водоросли, обитающие в Мировом океане, служат гигантским фильтром, очищающим воду в процессе ее круговорота. Он принимает загрязненные речные и дождевые воды и путем испарения возвращает влагу на континент в виде чистых атмосферных осадков.
Все серьезные случаи загрязнения океана связаны с нефтью. В результате широко распространенной практики мытья трюмов танкеров, в океан ежегодно сознательно сбрасывается от 8 до 20 млн баррелей нефти. Раньше такие нарушения часто оставались безнаказанными, но сегодня спутники позволяют собрать необходимые доказательства и привлечь виновных к ответственности.
Не менее вредными для окружающей среды являются сточные воды. В малых количествах они обогащают воду и способствуют росту растений и рыб, а в больших — разрушают экосистемы.
К опасных химических веществ, способных нарушить экологический баланс, относятся такие тяжелые металлы, как кадмий, никель, мышьяк, медь, свинец, цинк и хром. Еще большую тревогу вызывают пестициды — альдрин, Дильдрин и Ендрин, — накапливаются в животных тканях.
Очень опасен для морских обитателей и ТБТ (трибутилоловохлорид, (n-С4Н9) 3SnCl), широко применяемый для окраски килей кораблей, препятствует их обрастания ракушками и водорослями. Доказано, что ТБТ меняет пол самцов трубачей (вид ракообразных) в результате вся популяция состоит из женских лиц, что исключает возможность размножения.
От загрязнения страдают все океаны, но загрязненность прибрежных вод выше, чем в открытом океане, за гораздо большее число источников загрязнения: от береговых промышленных установок до интенсивного движения морских судов. Вокруг Европы и у восточных берегов Северной Америки на мелководных континентальных шельфах устраивают садки для разведения устриц, мидий и рыб, уязвимых для токсичных бактерий, водорослей и загрязнителей. Кроме того, на шельфах ведутся нефте разработки, увеличивает риск разлива нефти и загрязнения.
Скопления отходов из пластмассы образуют в Мировом океане под влиянием течений особые мусорные пятна. На данный момент известны пять крупных скоплений мусорных пятен — по два в Тихом и Атлантическом океанах, и один — в Индийском океане. Мусорный оборот в основном состоит из пластиковых отходов, образующихся в результате сброса с густонаселенных прибрежных зон континентов.
Успешное восстановление водных ресурсов при одновременном привлечению в хозяйственный кругооборот, т.е. воспроизводства водных ресурсов, предотвращение вероятных новым загрязнением возможно лишь при проведении комплекса мероприятий, включающих очистку сточных вод и водоемов, внедрение оборотного водоснабжения и малоотходных технологий.
Безотходная технология развивается в нескольких направлениях:
Создание бессточных технологических систем и водооборотных циклов на базе существующих внедренных и перспективных способов очистки сточных вод. Разработка и внедрение систем утилизации отходов производства и потребления их как вторичный материальный ресурс, что исключает их попадание в водную среду.
Создание и внедрение принципиально новых процессов получения традиционных видов продукции, которые позволяют исключить или сократить технологические стадии, дающие основное количество жидких отходов загрязнителей.
Апвеллинг (англ. upwelling) или подъём — это процесс, при котором глубинные воды поднимаются к поверхности. Наиболее часто наблюдается у западных границ материков, где перемещает более холодные, богатые биогенами воды с глубин океана к поверхности, замещая более тёплые, бедные биогенами поверхностные воды. Также может встречаться практически в любом районе мирового океана.
Различают как минимум четыре типа апвеллинга: прибрежный апвеллинг, крупномасштабный ветровой апвеллинг в открытом океане, апвеллинг связанный с вихрями, апвеллинг связанный с топографией.
Процессом обратным апвеллингу является даунвеллинг.
Красным показаны районы где наиболее распространён прибрежный апвеллинг.
Прибрежный апвеллинг это наиболее известный тип апвеллинга, который непосредственно связан с человеческой деятельностью, поскольку поддерживает наиболее продуктивные рыболоведческие районы мирового океана. Глубинные воды богаты биогенными элементами, такими как натрий и фосфор, которые являются результатом декомпозиции погружающегося на глубину органического материала (в основном отмершего планктона). Когда глубинные воды попадают на поверхность фитопланктон начинает активно потреблять биогены, вместе с CO2 (диоксид углерода) и солнечной энергией, производя органические вещества в процессе фотосинтеза. Таким образом по сравнению с другими зонами океана в районах апвеллинга наблюдается высокая первичная продукция (количество углерода зафиксированное фитопланктоном). Высокие значения первичной продуктивности продолжают наблюдаться и на более высших трофических уровнях, поскольку фитопланктон является основой океанской пищевой цепи. Районы в которых часто наблюдается прибрежный апвеллинг это: побережье Перу, Чили, Аравийское море, западное побережье Южной Африки, восток Новой Зеландии, юго-восток Бразилии и побережье Калифорнии.
Таким образом каждый элемент цепочки является ключевым для района апвеллинга
Механизм формирования прибрежного апвеллинга в результате Экмановского транспорта в Южном полушарии. Ветер дует вдоль берега на север, течение на поверхности, благодаря Экмановскому транспорту, отклоняется влево (поскольку мы в Южном полушарии), на место поверхностных вод приходят глубинные.
Физический механизм приводящий к прибрежному апвеллингу связан с силой Кориолиса, в результате действия которой ветровые течения имеют тенденцию отклоняться вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Например, когда в Северном полушарии ветра дуют по направлению к Экватору вдоль восточной окраины океанского бассейна, или по направлению к полюсу вдоль западной окраины океанского бассейна, поверхностные воды перемещаются от берега (экмановский транспорт или экмановская спираль) и заменяются более плотными водами с нижележащих глубин.
Похожий феномен наблюдается в экваториальной зоне. Восточные ветра (направленные на запад) дующие вдоль экваториальной зоны в Атлантическом и Тихом океанах, за счёт экмановского транспорта перемещают воду вправо (к северу) в Северном полушарии и влево (к югу) в Южном полушарии. Это приводит к дивергенции, в результате которой более плотные и богатые биогенами глубинные воды поднимаются к поверхности. За счёт этого продуктивность становится настолько высокой, что экваториальные районы Тихого океана можно определить из космоса по широкой линии высокой концентрации фитопланктона. См. также Эль-Ниньо
Апвеллинг в Южном океане
Апвеллинг в Южном океане
Крупномасштабный апвеллинг наблюдается также в Южном океане. Здесь, сильные западные (направленные на восток) ветра дуют вдоль побережья Антарктиды, вызывая значительный поток поверхностной воды направленный на север. Развивается сильный апвеллинг, который поднимает воды с больших глубин. Во многих численных моделях и согласно данным наблюдений апвеллинг в Южном океане является ключевым механизмом термохалинной циркуляции при помощи которого плотные глубинные воды поднимаются к поверхности.
Апвеллинг вызваемый тропическими циклонами
Апвеллинг также может происходить в результате прохождения над океаном тропического циклона, обычно идущего со скоростью меньше 8 км/ч. Завихрение циклона разводит воду в стороны и вытягивает к поверхности более холодную воду из нижележащих слоёв океана. Это вызывает затухание циклона.
Этот тип апвеллинга вызывается устройствами которые используют энергию волн или преобразование термальной энергии океана чтобы перекачивать воду к поверхности. Было показано что такие устройства могут вызывать цветение планктона[1].
Апвеллинг также происходит в других жидких средах, таких как озёра, земная магма или плазма звёзд. Там он зачастую является результатом конвекции.
Прибрежная зона имеет оптимальные условия для жизни по сравнению с открытым океаном (свет, t, достаточное количество питательных веществ и др.) — поэтому здесь наблюдается максимальное видовое разнообразие флоры и фауны (до 80 %).
Коралловые рифы — известковые геологические структуры, образованные колониальными коралловыми полипами (преимущественно мадрепоровыми кораллами) и некоторыми видами водорослей, умеющими извлекать известь из морской воды («биогермы»). Образуются на мелководье в тропических морях. Общая площадь коралловых рифов в мире превышает 27 млн км². Располагаются в основном в Тихом и Индийском океанах. Около трети коралловых рифов мира уже погублено. При существующей тенденции некоторые рифы будут уничтожены к 2030 году.
Одной из наиболее распространенных и малоизученных проблем коралловых рифов является их обесцвечивание. Поврежденные кораллы выселяют зооксантеллы (симбиотические водоросли), которые придают им яркую окраску. В результате на колониях образуются белесые участки. Эти участки, однако, не полностью лишены водорослей. В некоторых случаях возможно частичное восстановление или появление новых видов зооксантелл. Установлено, однако, что обесцвеченные колонии не растут и легче разрушаются волновой деятельностью.
Основная масса коралловых рифов располагается в зоне, где температура самого холодного месяца в году не опускается ниже 18 °C. Как правило, внезапное падение температуры ниже 26 °C вызывает массовую гибель кораллов.
Оптимальная глубина для роста коралловых рифов составляет 10—20 метров.
Коралловые рифы Карибского бассейна и северо-восточного побережья Австралии давно стали туристической меккой и источником заработка для местного населения.
Значение для человека
Некоторые обитатели коралловых рифов снабжают человека ценнейшими лекарствами. Так, вытяжка из асцидий широко применяется в борьбе с вирусными инфекциями, а из вещества, защищающего полипов от солнца, изготавливают препарат для лечения рака кожи.
