Мировой океан как часть биосферы

Роль мирового океана в биосфере. Загрязнения океана

Мировой океан играет ключевую роль в формировании глобальных круговоротов биогенных компонентов и продуктивности биосферы. В биохимических круговоротах Мировой океан функционирует как крупный резервуар биогенных компонентов. Суммарная биопродуктивность океана составляет значительную часть продуктивности биосферы.

Существование человечества всё больше связывают с использованием ресурсов Мирового океана. Океаны являются важнейшим источником продовольствия, энергии, воды, углеводородов и ископаемых. Биоресурсы океана используются в качестве продовольствия, кормов для скота, в фармацевтической и косметологической промышленности.

В обеспечении продовольствием населения Земли большие надежды связывают с марикультурой. Сейчас 80% продукции марикультуры приходится на Индо – Тихоокеанский регион, в частности на Индию, КНР, Республику Корея, Японию, Филиппины, и, кроме того, также на США и Францию. Считается, что к началу 21 века потребность в морепродуктах будет на 30 – 40% выше максимального разумного лова, а мировой объём марикультуры будет доведён до 40 – 50 млн. т. в год.

Мировой океан играет важнейшую роль в смягчении климата Земли благодаря своей гигантской инерции, переносу тепла к полюсам и формированию облачного покрова. Таким образом, загрязнение Мирового океана может привести к изменениям, касающимся глобальной экодинамики.

Наибольший вклад в загрязнение Мирового океана вносит нефтяное загрязнение. Впервые загрязнение нефтью с судов было признано важной проблемой ещё во времена первой мировой войны, но лишь в 1954 г. была заключена Международная конвенция по предотвращению загрязнения моря нефтью («Ойлпол – 54»). В 60 – х гг. резко возрос объём морских перевозок нефти с 210 млн. т. в 1948 г. до 865 млн. т. в 1967.

Поворотным моментом во взглядах на нефтяное загрязнение была авария на танкере Torrey Canion в 1967 г. В результате целой цепи навигационных ошибок танкер сел на скалы у юго – западного побережья Великобритании. В море вылилось 119 тыс. тонн нефти, значительная часть которой выплеснулась на побережье. С последствиями загрязнения боролись всеми возможными в то время способами: от использования «детергентов» до бомбёжки и использования напалма. Но ничего не смогло предотвратить ужасного удара по прибрежным флоре и фауне. Эта авария помогла осознать всю опасность морских перевозок нефти для окружающей среды.

Читайте также: Амурский залив от океана

С 1973 г. действует конвенция «МАРПОЛ – 73/78», которая установила ряд жёстких требований к количеству перевозок, сбросам с судов, техническому устройству и оборудованию судов и контролю перевозок.

Подавляющий объём загрязнения морской среды нефтью вносят морские порты и береговые промышленные предприятия, на втором месте находятся дноуглубительные работы. Промышленные стоки и отходы составляют 60,8% нефтяного загрязнения, загрязнение от нефтяных терминалов и нефтеперерабатывающих заводов составляет 1,2%, от нефтегазовых установок, платформ и скважин в море – 2,1 от танкерного судоходства – 11,3, от остального судоходства (не танкерного) – 14,4%.

Судьба нефтепродуктов, попадающих в морские воды, пока ещё недостаточно изучена. Нефть представляет собой смесь различных веществ, из которых 50 – 88% (в зависимости от происхождения) приходится на углеводороды, а остальная честь – на соединения, содержащие помимо углерода и водорода, кислород, азот, серу. Часть нефтепродуктов с низкой молекулярной массой (4 – 12 атомов углерода – сырой нефти эта фракция может составлять до 50%) довольно быстро испаряется с поверхности воды. Не исключено, однако, что она может вновь попасть в океан.

Часть нефтепродуктов растворяется в морской воде и распространяется в её толще. При этом в ходе химико – биологических превращений новые химические вещества, более растворимы, чем исходные. Так, например, растворимость в воде H октановой кислоты в 600 раз больше, чем H октанового спирта, из которого она образуется.

Нефтепродукты быстро образуют с водой стойкие эмульсии, которые затем превращаются в нефтяные комки и сгустки. Дальнейшее разложение нефтепродуктов приводит к увеличению их удельной массы, они оседают на дно, но затем в следствие образования газов вновь всплывают на поверхность.

Под действием кислорода и ультрафиолетового излучения нефтепродукты окисляются. В окислении их важную роль играют микроорганизмы (бактерии). Таким образом, нефтепродукты включаются в пищевую цепь водной экосистемы. В то же время нефтепродукты оказывают негативное воздействие на морские экосистемы. Они подавляют фотосинтез водорослей, нарушают хеморецепторные реакции у морских животных, вызывают нарушение репродуктивных и пищевых функций и т.д. канцерогенные компоненты нефтепродуктов (например, бензпирен) не только вызывает заболевание у гидробионтов, но и опасны для человека, т.к. передаются и концентрируются в трофических цепях.

Считается, что в Мировом океане растворённые углеводороды содержаться в количествах примерно 400 – 1300 млн. т. обнаруживаются на глубинах порядка 1000 м.

Существенный вклад в мировое загрязнение морей вносят аварии. В мире происходит огромное количество аварий. В банке данных одной из фирм США, которая занимается мониторингом аварийных ситуаций, на 1997 г. насчитывалось 300 млн. зафиксированных аварий, причём их прирост составляет примерно 12 – 14 млн. аварий в год.

По оценкам специалистов, в середине 80 – х гг. в Мировой океан ежегодно попадало около 10 млн. т. нефти и нефтепродуктов, 50 тыс. т. ДДТ и других пестицидов, 5 тыс. т. ртути, 6 млн. т. фосфора, 2 млн. т. свинца и различного рода пластики и пластмассы. Основными источниками загрязняющих веществ в Мировом океане являются: естественные поступления из атмосферы и дна – 20%, наземные источники – 44%, судоходство – 35%; прочие источники составляют 1%.

В отличие от тенденций к увеличению числа и масштабов аварий в других отраслях статистика отмечает неуклонное снижение как числа крупных аварий с разливом нефти, так и количества попадающей в море нефти. Так, в 90—х гг. среднегодовое количество крупных разливов нефти (более 700 т. в каждый) снизилось по сравнению с 70 – ми гг. более чем втрое, а среднегодовое количество разлитой нефти – в 2.3 раза. Некоторые крупнейшие аварии оказались практически вне поля зрения общественности, так как они произошли в открытом океане и не причинили серьёзного вреда побережью. В то же время другие инциденты, хотя и более мелкого масштаба, стали причиной появления крупнейших международных соглашений.

Влияние разливов нефти в морской среде в значительной степени зависит от того, насколько эта нефть достигнет чувствительных животных. Крупные разливы в открытом океане могут быть менее опасны, чем небольшие разливы вблизи береговой зоны или колоний птиц. В связи с этим для оценки риска загрязнения важно определить параметры, характеризующие перенос и рассеивание загрязнения. Обычно более лёгкие фракции нефти, разлитой в море, испаряются а оставшаяся часть рассеивается под действием ветра и волн и подвергается разложению. В высоких широтах, например, в Арктике, естественные процессы самоочищения проходят медленно, а ситуация усугубляется тем, что лёд может «капсулировать» нефть и она затем перемещается вместе со льдом. Нефть, высвобождающаяся из льда весной, может нанести большой ущерб природе.

На защищённых песчаных и илистых берегах эффект разлива нефти может быть более сильным и сохраняться в течении многих лет.

Согласно статистике, 80 – 85% аварий с морскими судами связанно с «человеческим фактором». В 1995 г. приняты поправки к конвенции 1978 г., которые повышают требования к квалификации моряков и ужесточают ответственность судоходной компании и государств за выполнение этих требований.

Морские воды России также загрязнены нефтью и нефтепродуктами, что является достаточно серьёзной проблемой. Данные мониторинга химического загрязнения морей России ежегодно публикуются в Госдокладах и Обзорах состояния окружающей природной среда в РФ. По данным Росгидромета, в 1997 г. содержание нефтепродуктов в водах Белого моря не велико: 0,06 мкг/л (менее 1,2 ПДК); в наиболее загрязнённых районах оно составляет 2 – 8 ПДК. Однако загрязнена не только водная толща, но и придонные слои воды (до 7 ПДК).

Помимо нефти и нефтепродуктов воды Мирового океана загрязнены тяжёлыми металлами, хлорорганическими пестицидами, фенолами.

Загрязняющие вещества поступают в океан в процессе атмосферного переноса. Атмосфера может быть эффективным, а иногда доминирующим звеном в цепочке переноса загрязняющих веществ в Мировой океан. О масштабах процесса говорит то, что это сопоставимо с поступлениями из рек.

Таблица .1 — Глобальные поступления примесных металлов в Мировой океан

Состояние	Свинец 1	Кадмий 2	Медь 3	Никель 4	Цинк 5	Мышьяк 6	Железо 7
Атмосферный приток
Раствор	50-100	1,9-3,3	14-45	8-11	33-170	2,3-5	1,6-4,8
Твёрдый	6-2	0,4-0,7	2-7	14-17	11-55	1,3-3	14-42
Речной приток
Раствор	0,3	1,3
Твёрдый

Условные обозначения: 1-6-в 109 г. в год; 7- в 1012 г. в год

Как видно из таблицы, реки являются основными поставщиками частиц металлов. Для растворённых форм металлов вклады атмосферы и рек примерно одинаковы для меди и никеля, тогда как для цинка, кадмия и особенно для свинца доминирует атмосферный приток.

Данные, приведённые в таблице, основаны на оценках, сделанных в середине 80-х гг. серьёзные усилия по снижению выбросов в атмосферу свинца (источником которого являются двигатели внутреннего сгорания, работающие на этиловом бензине), предпринимаемые в настоящее время, должны привести к снижению концентрации свинца в океанских водах.

Таблица 2 — Атмосферный и речной приток хлорорганических соединений

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Реферат: Роль Мирового океана в биосфере

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