Основы экоразвития - Акимова Т.А.
ISBN 5-7307-0043-1
Скачать (прямая ссылка):
круговороты.
Землю. Несмотря на свое исключительное положение в биосфере и опасную строптивость, человек должен подчиняться общим законам природы и согласовать с ними свои притязания.
В.И. Вернадский видел выход из этого положения в переходе человечества к автотрофности — независимости существования от окружающего живого вещества. Это казалось бы наивной фантазией, если бы не было одним из следствий экологического императива. Позднее мы еще остановимся на этой проблеме.
2.3. Поток энергии в биосфере
Солнце — главный источник энергии на Земле. Тревоги, связанные с дефицитом и ростом цен на энергоносители, отражают в сущности лишь тот факт, что человечество уже приканчивает наиболее лакомую часть солнечной энергии, которая из-за небольшого дефекта в биотическом круговороте прошлых земных биосфер оказалась овеществленной и спрятанной в недрах.
Поток солнечной энергии на Земле поддается экономическому анализу, так как здесь мы сталкиваемся и с этапами переработки ресурса, с иерархией преобразователей энергии, ее промежуточными
40
поставщиками и потребителями, формами использования и потерями, эффективностью и т.п. Поскольку речь будет идти об очень больших величинах, следует выбрать подходящую единицу измерения количества энергии. В качестве таковой примем ЭДж — эксаджоуль, равный 1018 (миллиарду миллиардов) джоулей.
Солнце посылает к планете Земля поток энергии, превышающий 20 млн. ЭДж в год. Из-за шарообразности Земли к границе всей атмосферы подходит только четверть этого потока. Из нее почти 70% отражается, поглощается атмосферой, излучается в виде длинноволнового инфракрасного излучения. Остальное — это падающая на поверхность земли солнечная радиация — 1,54 млн. ЭДж в год. Это огромное количество энергии в 5000 раз превышает всю сегодняшнюю энергетику человечества и в 5,5 раза — энергию всех доступных ресурсов ископаемого топлива органического происхождения, накопленных по меньшей мере за 100 млн. лет.
Часть дальнейшей судьбы падающей солнечной радиации показана на рис. 2.5. Почти целиком ее энергия уходит на испарение воды и турбулентные потоки воздуха. Но именно они — самые мощные земные стихии. Ветры и океанские течения, дожди и течения рек, грозы и полярные сияния, ураганы и наводнения — все это энергия Солнца. Лишь ничтожную ее часть — тысячные доли процента — человечество использует, преимущественно в гидроэнергетике.
Только 1,3 % энергии падающей радиации поглощается и включается в метаболизм растений, поддерживая существование биосферы. В процессах фотосинтеза и дыхания теряется преобладающая ее часть. Зато 11,5 % поглощенной растениями энергии аккумулируется в химических связях органических соединений, созданных фотосинтезом. Это энергия первичной продукции биосферы.
Она вырабатывается множеством растительных форм в разных частях суши и океана, передается затем по пищевым цепям, реализуется во всех проявлениях жизни и постепенно полностью рассеивается в виде теплоты, так как каждая ступень трансформации, каждое деление клетки, каждый синтез, каждое движение оплачиваются потерей большей части затрачиваемой энергии. Поток энергии необратим.
Продукция природных биоценозов дает людям дрова и строительный материал, целлюлозу и каучук, рыбу и морепродукты, дичь, грибы, ягоды, лекарства и т.д., но в энергетике она занимает относительно небольшую долю. Зато основу технической энергетики составляет преобразованная в недрах продукция прошлых биосфер — уголь, нефть и газ. Сейчас за одни сутки человечество использует столько этой энергии, сколько откладывалось когда-то за 300—350 лет.
Менее 10% первичной продукции биосферы составляет продукция агроценозов, предназначенная в основном для обеспечения людей пищей. Однако прямое продовольственное ее использование составляет всего 12%. Остальная растительная биомасса, ее энергия
41
Падающая солнечная радиация 1540000
Энергия, поглощенная растениями - 20000
Физическое рассеяние, круговороты воды и воздуха - 1520000
Чистая первичная продукция - 2300
Утечки фотосинтеза и дыхание растений 17700
Продукция агроценозов
210
Продукция природных биоценозов - 2090
Энергия \, растений:
Потери урожая - 55 Технические культуры — 5
в ганцу а корма человека J для 18 домашних
Пища 25
живот-^_
IDbK - 1ЭГ"
Дыхание животных н отходы их переработки - 125,5
Нетто-энергня животных продуктов - 6,5 - Рыба и морепродукты - 0,5
ЭДж/год
10
10J 103
10s 10*
W7
Рис. 2.5. Поток солнечной энергии на Земле и ее трансформации, приводящие к обеспечению пищей населения планеты.
Энергия выражена в ЭДж/год/1 ЭДж - Ю18 Дж/; горизонтальное сечение потока энергии — логарифмическое. На каждом из этапов трансформации большая часть энергии
теряется.
идет на питание домашних животных, причем на каждую единицу энергии животноводческой продукции приходится в среднем 20 единиц энергии кормов. При интенсивном технически оснащенном содержании животных затраты корма на единицу продукции
42
могут быть в несколько раз меньше, но при этом возрастают другие энергетические затраты.
