Ю. Одум - Основы экологии (1975) (1135319), страница 167
Текст из файла (страница 167)
219) и предусматривает использование тепловых отходов для разведения рыбы или для других полезных целей. Применение мощных охлаждающих устройств, таких, как градирни, позволило бы сократить необходимое пространство, но довольно дорогой ценой, так как это означало бы выбор дорогостоящего третьего варианта стратегии уничтожения отходов. Как и в отношении других отходов, всегда кажется заманчивым использовать для охлаждения океаны, но отчет другой специальной группыз предостерегает, что океаны нельзя больше рассматривать как свалку для всех порожденных человеком отходов. Хотя почти все предсказывают, что проблема локального теплового загрязнения будет все более обостряться, мнения относительно его конечного влияния на глобальный тепловой баланс расходятся (Петерсон, 1970).
Локальные вредные воздействия теплового загрязнения на водные экосистемы таковы: 1) повышение температуры воды часто усиливает восприимчивость организмов к токсичным веществам (которые, несомненно, должны присутствовать в загрязненной воде); 2) температура может превысить критические величины для «стенотермных» стадий жизненных циклов (гл. 5, разд. 2); 3) высокая температура благоприятствует замене популяций обычной флоры водорослей менее желательными сине-зелеными (гл.
11, равд. 4); 4) при повышении температурьг воды животным нужно больше кислорода, а в теплой воде его содержание понижено (стр. 164 †1). Дополнительные сведения о биологическом эффекте теплового за'грязнения см. Найлор (1965), Манн (1965), Кларк (1969) и Кренкель и Паркер (ред.) (1969). 7. БУДУЩЕЕ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В этом кратком обзоре мы пытались показать, что проблемы радиоактивного и теплового загрязнения окружающей среды, связанного с использованием ядер|ной энергии, будут углублять и так уже серьезные ограничения, накладываемые разного рода загрязнениями на дальней- ' «Атомная энергия на юге». Отчет Службы атомной энергии южных штатов, Атланта, Джорджия, 1970. з «Свалка в океане.
Национальная политика>. Отчет президенту, составленный Сонетом по качеству окружающей среды, 1970. гл. и. глдихционнля экология шее развитие «индустриализованного» человека. Вместе с тем мы отметили и те необычайно привлекательные возможности, которые дает исследователю метод радиоактивных изотопов. До настоящего времени радиационная экология занималась преимущественно описанием и разработкой методик, но теперь настало время, когда ей следует внести свой вклад, н притом значительный, в теорию экосистем.
Радиационные методы предлагают, мощные средства для решения двух основных проблем экосистемы: о связи однонаправленного потока энергии с круговоротом веществ и о взаимодействии физических и биологических факторов в регулировании экосистемы. Только при глубоком понимании всех этих вопросов человек сможет сам обнаруживать собственные) ошибки и исправлять все те нарушения в системах жизнеобеспечения, которые вносит в биосферу безудержное развитие техники (Ю. Одум, 1965).
В не слишком далеком будущем радиоэколог, вероятно, будет участвовать в решении вопросов о том, когда сохранять, а когда рассеивать отходы атомной эпохи. Ведь кому же, как не экологу, знать, четв можно ожидать в биологической среде обитания! Глава !8 Применение дистанционных датчиков для изучения экосистем и управления ими' Дистанционным обследованием называют получение информации о биосфере бесконтактными методами в любой части электромагнитного спектра, обычно с помощью самолетов или спутников.
Это один из упоминавшихся в начале этой книги (гл. 1, разя. 1) быстро развивающихся методов, дающих возможность более эффективно исследовать очень большие экосистемы Дистанционное обследование даст возможность применять принципы, выявленные в результате интенсивного экологичеа ского изучения небольших пространств, к планированию и управлению в масштабе крупных административных единиц, таких, как районы, округа и штаты, или естественных единиц, таких, как водосборный бассейн, влажный тропический лес или бассейн океана. Фотографирование с земли или с высокой вышки — хорошо знакомая и удобная форма дистанционного обследования, которая с 30-х годов широко используется лесоводами (Эвери, 1966), геологами и географами (Эвери и Рихтер, 1965) для инвентаризации древесных насаждений, составления геологических карт и обоснования систем землепользования.
Внедрение лазерного профилометра (Римпли и Паркер, 1965), который с помощью короткого светового импульса позволяет измерять очень малые различия в высоте на основании простой зависимости времени и расстояния, позволит в ближайшем будущем заменить наземную службу проверки высотных отметок этих карт. Та же самая техника применяется для измерения расстояния до Луны с разрешением менее трети метра В лесоводстве высоту дерева н диаметр ствола, а следовательно, и объем древесины можно определить по аэрофотоснимкам на панхроматическом материале с ошибкой менее 20%.
Так как отношение диаметра ствола на высоте груди к диаметру кроны довольно постоянно (например, 2,5: 30 см у хвойных на западе США и 2,5: 23 см у лиственных на востоке), общий диаметр на высоте груди или площадь оснований стволов деревьев верхнего яруса можно оценить по промерам диаметров крон на фотографиях Развитие военной техники и космические исследования стимулиро.
вали создание множества новых бортовых авиационных датчиков (Холтер и Вольфе, !960), которые регистрируют энергию разных участков спектра, что сильно расширяет возможности получения информации при дублетах. Соответствующие электронные системы анализируют эту информацию и представляют ее в виде стандартных фотографий или записей на магнитной ленте для ввода в вычислительную машину (Петерсон и др., 1969).
Некоторые из этих электронных систем очень сложны, и ' Эта глава написана Ф Джонсонам ГЛ. 1З. ПРИМЕНЕНИЕ ДИСТАНЦИОННЫХ ДАТЧИКОВ 593 для работы с ними требуются специально подготовленные операторы. Следует подчеркнуть, что для понимания и оценки таких данных, особенно полученных в невидимых участках спектра, необходимо хорошее знание экосистемы, в которой производится сбор информации. Измереиня и наблюдения, выполняемые на земле одновременно с облетами и называемые «привязкой к поверхности», весьма существенны для успеха большинства работ по дистанционному обследованию. После того как установлена индикаторная величина сведений, полученных с помощью дистанционных датчиков, можно обойтись без дальнейших наземных измерений. В такого рода исследованиях должны участвовать и инженеры и экологи.
В процессе интерпретации сигналов, полученных от дистанционных датчиков в разных участках спектра, постоянно возникают новые вопросы, касающиеся организмов и их среды обитания. Например, мы знаем цвет дуба, но мы не знаем его спектральных свойств за пределами длин волн видимого света.
Для того чтобы в полной мере представить себе все возможности метода телеметрии, надо провести много фундаментальных исследований (Паркер и Вольф, 1965). В трудах двух симпозиумов по применению телеметрии в экологии (см, В!озс(епсе, т. 17, 1967, и Джонсон (ред.), 1969) рассмотрены возможности этого метода и связанные с ним технические проблемы.
1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИСТАНЦИОННОГО О БСЛ ЕДО ВА НИ Я Для того чтобы использовать информацию, получаемую от бортовых систем датчиков, важно понимать основные соотношения энергии и массы. Электромагнитный спектр подробно описан в гл. 5, равд. 5. Взаимодействия энергии и массы н соответствующие датчики для каждой зоны спектра показаны на фиг. 48 (дополнительные сведения см. Фритц, 196?; Кринов, 1947; Стайнер и Гутерман, !966). Существует три основных типа систем, пригодных для дистанционного обследования с самолета илн спутника. 1.
Фотографирование в видимой нли близкой к ней части спектра от 380 до 1000 нм. 2. Оптико-механическое сканирование в диапазоне от ультрафиолетовых до инфракрасных частот 300 нм — 40 мкм. 3. СВЧ-техника для выделенных зон длин волн от 1 мм до 1 м.
Все эти три системы дают обычно двумерное, или фотографическое, изображение. В отличие от систем, воспринимающих излучаемую с земли энергию на соответствующих длинах волн, радар представляет собой активную систему, работающую на СВЧ-частотах, в которой энергия, генерируемая на самолете, направляется на землю. Отраженный сигнал улавливается радаром при помощи антенны, соответствующей данной длине волны. Энергия отраженного сигнала зависит прежде всего от ориентации наземного предмета относительно направления луча, а также от диэлектрических свойств отражающего материала (Мур и Симонетт, 1967).
Преимущество радарного изображения состоит в том, что оно не зависит от погоды и времени суток. Все объекты испускают излучение. Энергия излучения абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его температуры по Кельвину, Пик поступающей на Землю солнечной энергии лежит в области 480 нм (зеленый свет); энергия эта исчезающе мала на длинах волн свыше 3 мкм, тогда как пик отраженного излучения находится около 10 мкм, а энергия в области ниже 3 мкм исчезающе мала (сравнение солнечного и теплового излучений см. гл. 3, равд. 2 и фиг. 48).
С самолета, оборудованного устройством для сканирования в области ЧАСТЬ 3. ПРИКЛАДНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИИ теплового излучения, удается иногда точно нанести на карту целые популяции крупных животных. За последние пять лет были достигнуты большие успехи в конструировании датчиков теплового излучения на основе фоторезисторов, которые позволяют регистрировать различия температуры менее 0,01 'С. Чтобы такие датчики (нзготовленные, например, из сульфида свинца, германия, легированного золотом, или сурьмянистого индия) были высокочувствительны, их нужно Охлаждать жидким азотом или гелием. Вращающееся зеркало фокусирует на датчике узкий луч в направлении, перпендикулярном курсу полета; сигнал отображается разными оттенками серого, соответствующими различной температуре поверхности наблюдаемых объектов. Калибровку шкалы серого можно выполнить в фактических, а не в относительных температурах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
