Задача более надежного определения компонентов водного баланса мира – одна из важнейших проблем гидрологии и геоэкологии. Есть основания надеяться, что проводящиеся исследования глобального гидрологического цикла в рамках международных программ исследования глобальных изменений принесут более точные результаты.
Величины некоторых компонентов глобального водного баланса за год выглядят следующим образом:
Отметим, что около 30 тыс. куб. км в год расходуется на транспирацию растениями, или 42 % суммарного испарения с поверхности суши. Антропогенные преобразования экосферы и ее компонентов, экосистем Земли, тесно связаны с трансформацией водного баланса и режима.
Влияние деятельности человека на компоненты мирового водного баланса пока затушевывается относительно невысокой точностью определения компонентов. Однако глобальные модели циркуляции климата показывают, что антропогенные изменения климата повысят интенсивность водообмена в глобальном гидрологическом цикле. Влияние изменения климата на гидрологическую ситуацию в отдельных регионах будет весьма значительным.
VI.2. Воды суши и деятельность человека
VI.2.1. Основные функции вод суши в экосфере
В природе вода находится в центре большинства взаимосвязей, в том числе между другими геосферами. В обществе вода – критический фактор многих экономических, общественных и политических проблем. В обобщенном виде можно сказать, что воды суши в экосфере выполняют три основные функции, важные с точки зрения геоэкологии:
1) участника, зачастую ведущего и интегрирующего, в глобальных циклах вещества;
2) индикатора состояния экосистем, в особенности бассейнов рек или озер;
3) самого широко употребляемого природного ресурса.
Во многих случаях вода – ключевой фактор основных глобальных экологических проблем. Выше уже отмечалась исключительная роль воды как агента, переносящего растворенные, влекомые и взвешенные вещества. Поэтому она – важнейший фактор в глобальных биогеохимических циклах углерода, азота, серы, фосфора и др. и в экзогенной части большого геологического цикла (или цикла эрозии-седиментации). Глобальный гидрологический цикл – это один из основных жизнеобеспечивающих механизмов экосферы, зависящий в то же время от изменения ее состояния.
Гидрологический цикл означает больше, чем водный цикл. Реки мира приносят в океан около 20 млрд тонн наносов и 3 млрд т растворенных веществ в год. В пределах бассейнов происходит еще более значительное, не менее чем на порядок большее перемещение вещества, во многом благодаря деятельности воды.
Многие острые геоэкологические проблемы связаны с водными проблемами. Ухудшение состояния антропогенно трансформированных естественных систем и сельскохозяйственных систем является или следствием изменившегося водного режима (часто в результате деятельности человека), или, наоборот, антропогенные изменения систем ведут к изменениям таких важных гидрологических характеристик, как водоудерживающая способность почв, перехват осадков растительностью, инфильт-рационная способность и др., с соответствующими изменениями гидрологического режима. Подобным образом, наводнения и засухи – это больше чем избыток или дефицит воды. Их более частая повторяемость может быть результатом нарушения состояния речной системы.
Вода отличается особенностью интегрировать процессы, протекающие на водосборе. При этом речь идет о процессах на любом уровне, от просачивания капель воды в почву в верхней части водосбора до движения мощного потока крупной реки. В целом можно сказать, что вода находится в центре большинства взаимодействий в природе, играя в экосистеме роль, сходную с ролью крови в теле человека. И так же как анализ крови дает представление о состоянии больного, так и химические и физические особенности природных вод являются хорошим индикатором многих процессов, протекающих на водосборе.
Зональные природные процессы хорошо отражены в основных показателях гидрологического режима. Например, реки в зоне влажных тропических лесов многоводны, со слоем стока порядка 1200 мм, с высокой долей подземного стока (около 50 %), постоянно высокой температурой воды (25–27 °C). Природные воды этой зоны ультрапресные (менее 100 мг/л растворенных веществ и даже в отдельных случаях менее 10 мг/л), гидрокарбонатно-кремнеземного класса, с малой концентрацией наносов (менее 50 г/л). В зоне степей, например, картина другая. В зоне степей сток невелик, слой стока порядка 50 мм в год. Водность рек резко изменяется по сезонам года. Сток преимущественно (на 80 %) формируется водами, стекающими по поверхности водосбора. Воды пресные, но со значительным содержанием солей (до 1000 мг /л), гидрокарбонатно-кальциевые, мутность воды значительная (до 500 мг/л). Разумеется, эти средние данные носят исключительно иллюстративный характер.
При усилении деятельности человека в бассейне реки или озера природные воды этого бассейна также соответствующим образом изменяются, что находит свое отражение в индикаторах геоэкологического состояния бассейна. Например, примерно за столетие содержание хлоридов в воде р. Рейн на границе Германии и Голландии увеличилось приблизительно на порядок, что указывает на весьма значительное увеличение антропогенного давления в бассейне.
VI.2.2. Геоэкологические аспекты водного хозяйства
VI.2.2.1. Водные ресурсы и водообеспеченность
Вода – наиболее широко используемый природный ресурс. Забор воды из всех источников мира составляет около 4000 км3 в год. Объем других широко используемых природных ресурсов, таких как уголь или нефть, примерно на три порядка меньше. Громоздкость воды как ресурса приводит к необходимости использования его поблизости от местонахождения или к большим трудностям и высокой стоимости передачи воды на значительные расстояния. Таким образом, водные ресурсы преимущественно локальны.
Передача значительных объемов воды с континента на континент и даже на большие расстояния внутри континентов по ряду причин весьма затруднительна (см. раздел VI.2.2.3.). Тем не менее, существуют занимательные предложения по транспортировке воды на большие расстояния. К ним относятся, например, предложения по буксированию айсбергов из Антарктиды в страны Персидского залива. Технически такие проекты возможны, и они будут теоретически совершенствоваться и далее. Однако, стоимость кубометра такой воды была и останется высокой даже по сравнению с более реальными, но также дорогими способами, например, с опреснением морской воды. Можно представить себе только один сценарий, оправдывающий транспортировку айсбергов: все источники воды мира станут настолько загрязнены, что Антарктида останется единственным надежным источником драгоценной питьевой воды требуемого качества. Остается надеяться, что такой сценарий не станет реальностью.
Управление водными ресурсами удобнее всего осуществлять для всего бассейна реки или озера или бассейна подземных вод. Однако политические и административные границы, как правило, не совпадают с водоразделами. Внутри стран это приводит к неудобной ситуации, когда водное хозяйство осуществляется по речным бассейнам, в то время как большая часть другой экономической деятельности привязана к административному делению.
