Одум - Экология - т.1 (947506), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Для путешествий, длящихся несколько дней или недель, например на Луну и обратно, нам не требуется полностью автономная экосистема, так как необходимый запас кислорода и пищи можно взять с собой, а углекислота я другие отходы могут быть на короткое время изолированы плп обезврежены. Для более длительных путешествий, например на планеты Солнечной системы, или для полетов, имезощих целью основать колонии в космосе, потребуется закрытый или обладающий более полными системами регенерации космический корабль, на котором должны иметься все жизненно важные абиотические вещества и средства для их многократного использования. В нем должны осуществляться сбалансированные процессы продуцирования, потреблении и разложения организмами или пх искусственпыми заместителями. По сути дела, автономный космический корабль представляет собой микроэкосистему, включающую человека.
Все пилотируемые космические корабли, запущенные до спх пор, были снабжены модулями жизнеобеспечения запасающего типа; в некоторых случаях с помощью физико-хпмических методов осуществлялась частичная регенерация воды и атмосферных газов. Рассматривалась, но была признана непригодной возможность сочетать в одной системе людей и микроорганизмы, например водоросли и водородные бактерии. Для настоящих регенеративных экосистем, которые могли бы долгое время находиться в космосе, не получая ничего с Земли, потребовались бы крупные организмы, и в частности такие, которые могли бы идти в пищу человеку, значительное видовое разнообразие, и прежде всего— большие емкости, заполненные воздухом и водой (вспомним сделанное выше замечание о болыпом объеме пространства, требующемся для рыб или человека).
Поэтому в экосистему придется Экосистема ЧССФЕРЫ М. Рис. 2.20. Сравнигельные объемы атмосферы и океана, приходящиеся на 1 и' суши н действующие как буфер. На рисунке не покааана наземная растительность, занимающая большой объем, также помогающая биосфере сглаживать нарушающие воздействия. включить нечто подобное обычным сельскохозяйственным и другим крупным растительным сообществам. Основная задача, которую предстоит решить, — чем заменить буферную способность атмосферы и океанов, благодаря которой стабилизируется биосфера в целом.
На Земле на каждый квадратный метр суши приходится более 1000 мз атмосферы и почти 10000 мз океана плюс болыпие объемы постоянной растительности (рнс. 2.20). Все они выполняют роль накопителей отходов, регуляторов и регенераторов. Очевидно, что для длительного пребывания человека в космосе часть этой буферной функции должны будут взять на себя механические устройства, работающие на солнечной (и, возможно, атомной) энергии. В двух появившихся несколько лет тому назад обзорах, посвященных этой Глава 2 проблеме и подготовленных для Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), содержатся следующие выводы: «не ясно, можно ли создать искусственную экосистему, совершенно закрытую для притока или оттока веществ, с полной регенерацией и с регуляцией, осуществляемой только ее биологическими компонентами» (МасЕ)гоу, Ачегпег, 1978).
«На современном этапе развития техники невозможно создать безопасную и надежную закрытую экологическую систему жизнеобеспечения, даже для использования ее на Земле» (Брег1ос)г, Мойе11, 1978). Создать миниатюрную модель биосферной «системы л«изнеобеспечения» для использования ее в космическом поселении будет не только сложно, но и дорого, если учесть то количество горючих ископаемых, которое придется потратить на вывод в космос всех компонентов этой системы. Мы пока не имеем представления о том, как сконструировать мезокосм с включением в него человека, но даже если бы н узнали, то не известно, могли ли мы себе это позволить, однако некоторые энтузиасты освоения космоса, например физяк Джеральд О'Нейл в своей книге «Высокая граница» (О'Не111, 1977), предсказывают, что уже в будущем веке миллионы человек будут жить в космических поселениях, обеспечиваемых функционированием тщательно отобранной биоты, свободной от паразитов и других нежелательных или непродуктивных организмов, с которыми приходится мириться на Земле.
Авторы таких проектов полагают, что успешная колонизация «высокой границы» позволит увеличивать численность человечества и его материальное богатство еще много лет спустя, после того как это станет невозможно на Земле из-за ее ограниченных размеров. Для поддержания таких поселений мол«но будет использовать солнечную энергию и минеральные богатства спутников планет Солнечной системы и астероидов. Для начала О'Нейл предлагает собрать в космосе вращающуюся (для создания искусственной гравитации) трубообразную станцию диаметром 6,4 км и длиной 32,2 км, содержащую 1294,4 км» почвы.
Примерно половина этой площади будет отведена для интенсивного сельского хозяйства. Такую «небольшую» космическую колонию должны, по мнению О'Нейла, населять 2 млн. человек. Если учесть, что на каждого человека в этой колонии будет приходиться всего около 640 м» площади почвы, а буферные объемы воздуха и воды будут невелики, возможность поддержания такого поселения без каких бы то ни было поступлений с Земли кажется сомнительной. К тому же на таком спутнике возникнут сложнейшие социальные, экономические и политические проблемы, а также проблема загрязнения среды. Далее в этой книге мы рассмотрим, до какой степени социополитические силы формируют и ограничивают условия жизни и рост человечества на Земле. Зкосистема Город как гетеротрофная экосистема Как уже отмечалось (с.
28), город', особенно промышленный,— неполная или гетеротрофная экосистема, получающая энергию, пищу, волокнистые материалы, воду и другие вещества с больпшх площадей, находящихся за его пределами. Как показано на рис. 2.21, город отличается от природной гетеротрофной экосистемы, например устричной банки, 1) гораздо более интенсивным метаболизмом на единицу площади, для чего требуется больший .приток концентрированной энергии извне (в наше время поступающей главным образом в виде горючих ископаемых); 2) боль,шими потребностями в поступлении веществ извне, например металлов для торговли и промьппленности, не считая тех металлов (и сверх тех их количеств), которые необходимы для поддержа.ния жизни; и 3) более мощным и более ядовитым потоком отходов, многие из которых — синтетические соединения, более токсичные, чем естественное сырье, из которого они получены.
Сле.довательно, среда на входе и среда на выходе (см. рис. 2.2 на с. 27) для системы города значительно важнее, чем для такой .автотрофной системы, как, например, лес. Сейчас даже в засушливых районах большинство городов имеет широкий «зеленый пояс» или вклгочает в себя автотрофный компонент: деревья, кустарники, травяные газоны, а часто озера и пруды; органическая продукция этого зеленого компонента не играет заметной роли в снабжении механизмов и людей, столь плотно населяющих город и его промышленный район.
Без огромных поступлений пищи, горючего, электричества и воды механизмы (автомобили, фабрики и т. д.) прекратили бы работу. Люди .либо вскоре погибли бы от голода, либо покинули город. Конечно, городские леса, луга и парки представляют собой огромную эстетическую и рекреационную ценность; они смягчают колебания температуры в городе, уменьшают шумовое и другие загрязнения, предоставлшот местообитания певчим птицам и другим мелким животным и т. д. Но труд и горючее, затрачиваемые на орошение, удобрение, стрижку газонов, обрезку деревьев, удаление срезанных или сброшенных ветвей и листьев, а также другую работу, необходимую для поддержания частных и общественных зеленых вон города, увеличивают энергетические (н денежные) расходы на жизнь в городе.
В табл. 2.4 сравнивается «застроенный лес» ~ В этом разделе термин «город« исповьзуется как синоним географического понятия «стандартный урбанизированный район«(СУР), кудавходят промышленные и жилые пригороды, часто простирающиеся далеко за официальные границы города. Граничащие между собой или частично перекрывающиеся города (как, например, «города-двойники» Миннеаполис н Севт-Пол в шт, Миннесота) обычно рассматриваются как один СУР.
$~ ф Ф 1О ф ф р Ф О О,р О О ~Й О, ох хо о Р Ф ф О ф ф о ;6 Р. ,О Ф ф О С фф о х 0 Ф Ц Ф ф О ф Ю Р,$ Е Ю р,ф О Ф Ф е х ~ ф Ф ЧФ ф Сф 3 Ф М ф О Р ИФО О ф О О фФ Х фФ ХФООФ с хф о фн О,Оффф РОООР Рффо Мнф Мффоф Я ф Р,О Ф фффф~ ф Ф р О ф ф Ф , О фхфф Оо хф ь фф Ф фФ(фф ф О Ф Ф О О,ОФ~- ф,х о ф 4 ОР Р Ф ф ФЮ О хфф о Ф ХФ Ф РО о~ хфх РН Оффф фф~о ОООО~О Фф х Фн" Ф ф х о хх ФФО ф О ФС ф Ф ф ф-о~из О ф1ф 1 Цф ф О О Оффф ф,ф О Ф О ффффф ф'ОФ О ФОООхф О-МООР С ффффф ф х о р.
О,РГ 3 ффоо ф Иф,;Я Ф,ЯФФ О ф\О Ф О ф х Р х Оффффф 91 Экосистема в Мадисоне (шт. Висконсин) с соседним, ненарушенным лесом. Около 30»1» жилого района покрыто бетоном или аанято зданиями и другими «непроницаемыми» объектами, но в пересчете на площадь, занятую растениями, «застроенный лес» благодаря садоводческой деятельности человека и особенно удобрению и орошению характеризуется гораздо большим видовым разнообразием растений и большей продуктивностью.
Вынос органического вещества из природного леса невелик или вовсе отсутствует,но более половины годичного прироста в виде древесины, листьев и срезанной травы с застроенной территории вывозится на свалки или для заполнения котлованов. Для общества было бы полезнее, если это органическое вещество использовалось для удобрения почв на полях и огородах. К счастью, теперь появилась тенденция испольэовать его именно так. Табшща й4. Сравнение естественного леса в прилегающей к нему застро- енной лесистой местности в Мадисоне, шт. Висконсин. (Неопублпяоваязая рукопись б. ц 1анзоп, С. Со»Шш, Гь 1,.
Гопс)сз.) кстествея- яыа яес застраеяяыз яес 10 20 73 74 Чясло видов деревьев Число »ядов яустарпяка Биомасса деревьев (средпяя сухая масса падзсхшых частей), пг м-' Годовая чистая продукция всей растптельпостп, кг и-' 'Чистая продуяцпя па занятой пяощаяп (в случае застроенной местности без учета 307» площади, где лес вырублен), г и-' Внесение удобрений, кг.га-' Годовой экспорт органических веществ, г и-' Затраты воды па орошение 27 1О 812 719 8!2 0 0 0 1027 136 497 Большие (точяо пе язве«хны) Изучив лужайку в пригороде, Фолк (Ра))с, (976) обнаружил, что баланс между поступлением и выходом довольно блиаок к таковому кукурузного поля или естественной влажной прерии, хотя на газоне птицы съедали в 30 раз больше насекомых и семян, чем в сравнимой прерии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
