Среди других геологических оболочек Земли (литосферы, атмосферы, биосферы) водная оболочка, или гидросфера, занимает большое по объему и важное по значению место. Гидросфера объединяет все свободные воды Земли, т. е. не связанные физически и химически с минералами земной коры. Под влиянием солнечной энергии и сил гравитации воды могут передвигаться, переходить из жидкого состояния в твердое или парообразное. Гидросфера тесно связана с другими оболочками Земли.Вода — самое распространенное в биосфере вещество. Это необычное по своим физико-химическим свойствам неорганическое соединение (минерал), играющее исключительно важную роль в жизни природы.
Занимая промежуточное положение между атмосферой и литосферой, гидросфера постоянно находится с ними в тесной взаимосвязи. Одним из ее проявлений является влагооборот. Он играет важную роль в создании условий жизни во всей биосфере.
Вода может находиться в жидком, твердом и газообразном состоянии. Она остается жидкостью в температурном интервале, наиболее подходящем для жизненных процессов. Для огромной массы организмов она является средой их жизни и эволюции. В определенное время года жидкая вода может замерзать или покрываться льдом. Замерзание воды идет сверху вниз, что имеет большое значение для жизни обитающих в водоемах организмов.
Для воды характерны высокая удельная теплоемкость, медленное нагревание и охлаждение. Это наряду с другими важными факторами определяют годовые, суточные и даже часовые колебания температуры океанов и озер, причем эти колебания заметно отличаются от соответствующих изменений температуры на суше. Указанное свойство воды может также определять различия в температурном режиме почв. Все это весьма существенно влияет на жизнь водных и почвенных организмов.
Природные воды — очень важная часть биосферы. В них протекает значительная часть химических реакций, они являются транспортными путями для перераспределения химических элементов между биогеоценозами. Жидкая вода в биосфере никогда не бывает химически чистой, в ней всегда содержится некоторое количество растворенных веществ в состоянии ионов.
Воды Земли находятся в непрерывном движении. Круговорот воды связывает воедино все части гидросферы, образуя в целом замкнутую систему — океан, атмосфера, суша. Он обеспечивает активность водообмена между различными частями гидросферы в силу их неоднородности. Переходя из одного агрегатного состояния вода перемещается, образуя течение рек, движение почвенных и подземных вод.
Природные воды находятся в сложных обратимых взаимоотношениях с организмами, горными породами, атмосферой. Большинство химических элементов мигрирует в водных растворах, которые служат носителями огромной энергии и производят в биосфере и биогеоценозах большую химическую работу. От количества воды в биогеоценозе и его водного режима зависят продукция живого вещества и сам тип биогеоценоза.
Присутствующий в атмосфере водяной пар играет роль фильтра для солнечной радиации, а вода на земной поверхности служит своего рода мощной буферной системой, смягчающей действие экстремальных температур. Огромная масса воды на Земле (слой толщиной 2,5 км по отношению ко всей поверхности Земли) может поглощать или отдавать колоссальное количество тепла (рис. 7).
Вода является главным фактором, определяющим климат на поверхности Земли. При этом особое значение имеет водяной пар в атмосфере. И хотя он составляет ничтожную часть общего запаса воды (0,001%), его значение в определении климата огромно. Без атмосферной воды не было бы и погоды. Главным источником пара в атмосфере служит Мировой океан.
Для Земли в целом испарение и осадки уравновешивают друг друга: в год испаряется почти 100 см воды и столько же выпадает с осадками. Среднее годовое количество осадков над океанами— 107—114 см, а испаряется здесь за это же время 116— 124 см; баланс поддерживается речным стоком, вносящим около 10 см. На сушу ежегодно выпадает в среднем 71 см осадков, а испаряется с нее около 47 см. Реки выносят в океан воды в виде осадков около 24 см в год