طبقات الغلاف المائي واهميتة

مفهوم الغلاف المائي

يُعرَّف الغلاف المائي بأنه طبقة المياه السائلة الموجودة على سطح الأرض، وهو موجود في ثلاث حالات فيزيائية (الصلبة والسائلة والغازية)، ويعتبر الغلاف المائي في الأرض جزءًا أساسيًا ومنظمًا للمناخ.

وهو جزء أساسي يجعل الحياة ممكنة على الكوكب، حيث يتحرك الماء بشكل مستمر في جميع أنحاء الكوكب لإكمال سلسلة من العمليات التي نسميها دورة المياه أو الدورة الهيدرولوجية.

طبقات الغلاف المائي

يتميز الغلاف المائي بأنواع المياه التالية:

• Lotics: الأنهار والجداول التي تتدفق باستمرار على سطح القارة.
• Lentic: المياه التي توجد في أعماق الكوكب (أعماق المحيطات).
• المياه الجوفية: تعتبر المياه الجوفية التي تتمثل في المياه المتراكمة تحت الأرض من أنهار ومصادر أخرى، وهي غالبًا صالحة للشرب..
• الغلاف الجوي: المياه المتكونة من بخار الماء (العكر).
• الجليد: هي المياه الصلبة الموجودة في القطبين الشمالي والجنوبي وعلى قمم الجبال العالية.

مكونات الغلاف المائي

يتم توزيعه بشكل أساسي على سطح الأرض، ويغطي ما يقرب من ثلاثة أرباع سطح الأرض و97٪ منها عبارة عن مياه مالحة في البحار والمحيطات، والباقي بشكل عام يتكون من المياه العذبة في الغلاف الجوي وفي القارات على شكل (الجليد والمياه الجوفية والبحيرات والخزانات والمستنقعات والأنهار والكائنات الحية).

على الأرض يمكننا أن نرى أن الماء موجود في ثلاثة أرباع السطح تقريبًا.ولكن توزيعها غير متكافئ والغالبية من المياه بنسبة (97٪) عبارة عن مياه مالحة تشكل البحار والمحيطات، أما الكمية المتبقية (3٪) فتتوزع في الغلاف الجوي وفي القارات (الأنهار والبحيرات والمياه الجوفية وما إلى ذلك) وهذا عادة شكل الماء العذب.

نشأة الغلاف المائي

تشير النظريات إلى أن هذا الجزيء الحيوي نشأ منذ ملايين السنين، عندما لم تكن الكائنات الحية موجودة بعد، وكانت الأرض تشبه كتلة صخرية وكانت درجة حرارتها مرتفعة للغاية، مما تسبب في تطاير العديد من المواد إلى الحالة الغازية.

بدأت الأرض في تكوين غلاف جوي بدائي عندما تبردت وتجمّدت، حيث تكثّف بعض المواد، مثل بخار الماء، مما تسبب في هطول الأمطار الأولى (والتي لم تكن مشابهة للأمطار التي نعرفها اليوم). بهذه الطريقة، بدأت الأرض في تجميع المياه على سطحها، مما أدى إلى تكوّن الغلاف المائي .

يجب ملاحظة أن الأرض ليست الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الذي يوجد به الماء، حيث أظهرت الدراسات والتحليلات وجود بخار ماء على كوكب الزهرة (على الرغم من كميته الصغيرة)، ووجود الجليد والماء السائل على المريخ وعلى كواكب أخرى قريبة منالأرض.

أهمية الغلاف المائي

• تنظيم درجة حرارة الأرض

يساعد الغلاف المائي على تخزين الحرارة بشكل مؤقت بفضل قدرة الماء على التخزين أثناء التسخين والتبريد ببطء أكبر من الهواء، ويمكن التحقق من ذلك عندما تذهب إلى حمام السباحة وتستمتع بالضوء والحرارة من الشمس ثم ترتاح في الماء عندما يبدأ في البرودة ليلاً.

بهذه الطريقة عندما تكون خارج المسبح يكون الجو باردًا ولكن إذا دخلت في الماء سيكون الجو دافئًا، يحدث هذا على نطاق واسع على الشواطئ حيث تتراكم الحرارة في الماء أثناء النهار وعند حلول الليل يتم إطلاق هذه الحرارة، مما يضمن عدم حدوث تغيرات مفاجئة في درجة الحرارة في المناطق القريبة من الماء.

• ضروري لحياة جميع الكائنات الحية

الماء ضروري لحياة الكائنات الحية، وبدونه لا يمكن للكائنات العيش حرفيا، حيث تحتاج جميع الكائنات الحية إلى الماء لأداء وظائفها الحيوية، وحتى الصبار في الصحراء لديه أنظمة لتخزين القليل من الماء المتساقط، بالإضافة إلى تخصصات مثل الأشواك لتجنب فقدانه من خلال البخر.

• تشكل البيئات وتحولها بفضل التعرية

منحدرات الرمال على الشواطئ، على سبيل المثال، تشكلت جزئيًا بسبب تأثير المياه المستمر على الصخور، وفي المناطق الباردة، يخترق الماء الصخور عبر الشقوق الصغيرة، وعندما يتجمد ينمو حجم الماء ويكسر الصخور عبر عملية تسمى التبلور.

يمكنك التحقق من هذا الضغط عن طريق ملء زجاجة ماء إلى الأعلى وإغلاقها ووضعها في الفريزر. بعد ساعات قليلة، ستنفجر الزجاجة أو تنتفخ، وذلك بسبب “تمدد” الماء عند التحول إلى الحالة الصلبة.

بسبب كثافته الأقل من الماء السائل، يطفو الجليد ويمكن للأراضي القطبية أن تدعم نظامًا بيئيًا للحيوانات والنباتات.

• التفاعلات الحيوية

تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية التي كان من المستحيل حدوثها في السابق، بفضل خواص الماء كمذيب عالمي، حيث يتم فصل العديد من الجزيئات والسماح لها بالتفاعل مع بعضها البعض.

الماء المالح

الماء الموجود في الغلاف المائي يحتوي على أعلى نسبة، وأهم جوهره هو الملوحة، وتعني الملوحة التركيز الكلي للمواد المذابة في الماء، بما في ذلك كلوريد الصوديوم (الملح الشائع المستخدم في الطهي).

رغم وجود العديد من الأملاح الأخرى مثل المغنيسيوم والبوتاسيوم والكالسيوم في المياه المالحة، إلا أن متوسط ملوحة المحيطات يتراوح بين 35 و40 جراما لكل لتر من الماء، ولا توجد جميع المياه المالحة في البحر أو المحيطات، فهناك أشكال مختلفة من المياه المالحة داخل القارات، مثل البحيرات (مثل البحر الميت) ومصبات الأنهار.

المياه العذبة

الماء العذب هو جزء من الغلاف المائي يمكننا أن نجده في القارات، وعادة ما يحتوي على كمية أقل بكثير من الأملاح الذائبة من الماء المالح، ففي الواقع يوجد ضمن هذه المجموعة الماء الذي يمكننا شربه على الرغم من أنه يتبع سلسلة من العمليات الإضافية منذ أن نأخذه من الأنهار أو البحيرات حتى تنقيته.

يمكن العثور على الماء في حالته السائلة (كالأنهار والبحيرات والمياه الجوفية، إلخ) وفي حالته الصلبة، حيث يمكن العثور عليه في المياه المالحة التي تشكل الأقطاب القطبية، ولكن عندما يتجمد الماء المالح، ينفصل عن الأملاح لأن الماء المالح يحتوي على درجة تجمد أعلى.

فلنفترض أن الماء العذب يتجمد عند درجة حرارة 0 مئوية، في حين يتجمد الماء المالح عند درجة حرارة -2 مئوية، وبسبب عدم تفاعل بعض جزيئات الماء مع الأملاح، تبدأ تلك الجزيئات في التجمع والتجمد قبل تلك التي تتفاعل، مما يتسبب في تشكل طبقة جليدية منخفضة الحرارة ضمن الأملاح.

يزيد هذا من تأثير كثافة المياه المالحة بشكل خاص لأنها تحتوي على أملاح أكثر كثافة من المياه العذبة، مما يؤديإلى استمرار تطفو الجليد.

باختصار:

• _ يشغل الغلافالمائي مساحة تقرب من ثلاثة أرباع سطح الأرض، وهذا يعني نسبة تصل إلى 97٪ من المياه المالحة.
• لا يعتبر كوكب الأرض الوحيد الذي يحتوي على الماء، حيث تم اكتشاف وجود ماء سائل أو صلب محتمل على كواكب أخرى في النظام الشمسي مثل المريخ أو الزهرة.
• يقوم الغلاف المائي بأداء وظائف مثل تنظيم درجة الحرارة وتمكين التفاعلات الكيميائية الحيوية للكائنات الحية، كما يشكل الأرض بواسطة التعرية.
• عندما يتحول الماء إلى حالة صلبة، ينخفض مستوى الملوحة فيه مقارنة بالحالة السائلة، مما يجعله أقل كثافة ويسمح له بالطفو على الماء السائل.
• تتجمد معظم المياه العذبة في الغلاف المائي في الأنهار الجليدية.