Основы экоразвития - Акимова Т.А.
ISBN 5-7307-0043-1
Скачать (прямая ссылка):
Значительный расход биологической и технической энергии в животноводстве (при низкой энергетической эффективности) отчасти компенсируется более высокой физиологической ценностью животных продуктов питания по сравнению с растительными. Хотя обеспеченность людей калориями в разных странах и регионах различается не очень сильно (не более чем в 2—2,5 раза), качественные различия в диете, особенно по количеству и полноценности белков, очень велики.
Валовая энергия пищи населения Земли — 25 ЭДж в год, что составляет чуть больше 1 % первичной продукции биосферы и лишь 12% продукции агроценозов. Это по существу соответствует одному из экологических правил — «правилу десяти процентов», согласно которому при переходе в пищевой цепи на следующий трофический уровень поток энергии и энергия биомассы уменьшаются на порядок. Закономерность эта найдена при изучении природных экосистем. От экономики обеспечения пищей цивилизованного человечества можно было бы ожидать большей эффективности. В ряде стран она действительно намного больше, но в целом получается, что в деле удовлетворения самой насущной потребности мы не очень далеко ушли от дикой природы.
Существует ряд принципиальных возможностей повышения эффективности этой части биосферного потока энергии. Он связан с несколькими направлениями аграрной и продовольственной экономической политики государств, распространением прогрессивных агропромышленных технологий, с коррекцией традиционных культур землепользования и земледелия. Одной из важнейших задач глобальной экономики является необходимость как можно быстрее остановить вызванное антропогенным прессом снижение первичной продукции биосферы.
2.4. Круговорот веществ в природе. Биотический круговорот
Циклы синтеза и распада органических веществ в биосфере возникли на основе абиотического круговорота неорганических веществ. Его простейшей формой является циклический массоперенос под воздействием потока солнечной энергии.
Самый значительный по переносимым массам и по затратам энергии круговорот на Земле — это планетарный гидрологический цикл — круговорот воды (см. рис. 2.6). Каждую секунду в него вовлекаются 16,5 млн. м3 воды и тратится на это более 40 млрд. МВт солнечной энергии. Но круговорот воды — это не только перенос масс. Это фазовые превращения, образование растворов и взвесей, выпадение осадков, кристаллизация, наконец разнообразные химические реакции. В этой среде возникла и продолжается жизнь; вода остается самым распространенным веществом биосферы.
43
Рис. 2.6. Резервуары и круговорот воды на планете.
Объемы резервуаров (подчеркнуть!) — в тыс. км3; потоки влаги (испарение, перенос в атмосфере, осадки, речной сток) — в тыс. км за год; ± — пределы возможных изменений уровня океана (+ 60 м, —140 м), зависящие от таяния или роста ледников.
Биотический круговорот и его основные участники отображены еще раньше на рис. 2.1. Здесь мы представим их в циклической форме (см. рис 2.7). Первичный биотический круговорот состоял из примитивных одноклеточных продуцентов (П) и редуцентов-деструкторов (Д). Микроорганизмы способны быстро размножаться и приспосабливаться к разным условиям, в частности, использовать в своем питании всевозможные субстраты — источники углерода. Высшие организмы не обладают такими способностями. Поэтому в целостных экосистемах они могут существовать лишь в виде надстройки на фундаменте микроорганизмов.
Сначала развиваются многоклеточные растения (P) — высшие продуценты, которые вместе с одноклеточными создают в процессе фотосинтеза органическое вещество, используя энергию квантов света.
Затем подключаются первичные консументы — растительноядные животные (T) и, наконец, плотоядные консументы (X). Все они занимают определенное место в иерархии участников биотического круговорота и выполняют свои функции по трансформации достающихся им ветвей потока энергии и по передаче биомассы. Но всех объединяет, обезличивает их вещества и замыкает общий круг система одноклеточных деструкторов. Они возвращают в абиотическую среду биосферы все элементы, необходимые для новых и новых оборотов цикла.
Следует подчеркнуть три важные особенности биотического круговорота, связанные с его количественными характеристиками.
2.4.1. Геологическая роль биотического круговорота (закон Вернадского). Биомасса экосферы (2* 1012 т) на семь порядков меньше массы земной коры (2•1O19 т). Годовая продукция экосферы
44
Рис. 2.7. Структурные циклы биотического круговорота.
Внутреннее малое кольцо — первичный биотический круговорот с участием примитивных продуцентов (П) и деструкторов (Д); P — растения; T — первичные консументы — растительноядные животные; Xi и Х2 — вторичные и третичные консументы (хищные). Все циклы замыкаются
редуцентами.
(1,6•1O11 т/год) составляет 8% от ее биомассы; соответственно усредненный период обновления биомассы равен 12,5 годам. Если принять вполне вероятное допущение, что масса живого вещества и продуктивность биосферы были такими же (во всяком случае не меньше) на протяжении эпохи фанерозоя (от кембрия до современности, т.е. около 530 млн. лет), то суммарное количество органического вещества, прошедшего через глобальный биотический круговорот и использованного жизнью на планете, составит 2-1012-5,3-108/12,5 = 8,5-1019 т. Это в 4 раза больше массы земной коры. «Мы можем утверждать, — пишет по поводу подобного расчета Н.С.Печуркин, — что атомы, составляющие наши тела, побывали и в древних бактериях, и в динозаврах, и в мамонтах» [17].
