Одум - Экология - т.1 (947506), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Агроном Г. Дженни (Хеппу, 1980) подчеркивает, что органические отходы, остающиеся после сбора уронсая илп вырубки леса в количестве около одной трети от всей био-массы (см. табл. 3.5), крайне важны для поддержания плодородия и водоудерживающей способности почвы. Он ссылается па европейские исследования, показавшие, что удаление лесной подстилки и остатков сельскохозяйственных культур после жатвы приводит к утрате структуры почвы и сокращению урожаев; усилсипое прямекенпе миперальпых удобрений может в какой-то степени повысить урожай, ко пе восстановит структуру почвы. Таким образом, Дженни возражает против тотальной переработки биомассы и органических отходов в горючее, так как в длительной перспективе «гумуспый капитал» для кас ценнее горючего, тем более что сусцествуют другие источкики горючего, но кет других источников гул«уса. Переработка высококачественных пищевых продуктов, например кукурузы, на спиртовое горючее с точки зрения экологии неразумна. Исследоваиия последнего десятилетия (Ч'е1зх, Магзйа11, 1979; СЬапйегз е$ а1., 1979; Нор)с(пэоп, Рау, 1980) показали, что на производство спирта уходит столько же высококачественной энергии, сколько заключено в получаемом спирте, или даже больше, поэтому чистый выход энергии невелик или вовсе отсутствует (см.
равд. 6 этой главы). По оценке Брауна (Вгосяп, 1980), для того чтобы вырастить зерно, горючего из которого хватит среднему американскому автомобилю на год, потребуется около 3,2 га; такой участок может прокормить 10 — 20 человек. «Газохол» (смесь бензина со спиртом для заправки автомобилей) . продается главным образом в «зерновом поясе» США, так как там имеются излишки верка, которое не могут съесть ни люди, пи скот и которое нельзя продать па мировом рынке (голодиым не на что покупать). Вряд ли такая ситуация продернсптся долго. С холистической, перспективной, точки зрения использование первичной продукции в качестве топлива может сэкономить лишь малую долю совремепных расходов нефти, поскольку мировая продукция биомассы составляет лишь около 1«7«обнсей энергии солнечного излучения.
«Биологическое» горючее, получаемое из культур, специально выращвваемых для этой цели, или пз материалов, считающихся либо отходами, либо ве идущих в пищу (как уже было сказано, лесная подстилка и мульча яа полях — это не «отходы», онп выполняют жизиеняо важную функцию, сохраняя упорядоченность экосистемы, несмотря ка утечку энергии), монсет, по-видимому, дополнять другие источники энергии там, где леса продуктивны, пригодные для сельского хозяйства земли имеются в избытке, а плотность населения вевелика. Но излишний энтувиазм по отношению к этой форме использования энергии солнечного излу- Энергия в »кологвчссквх системах 141 чения в индустриальных странах может лишь довести их до того же печального состояния, в котором находятся сейчас развивающиеся страны.
Влияние, оказываемое человеком на биосферу, мои«по рассматривать и с другой точки зрения. Сейчас плотность населения составляет примерно 1 человек на 3,25 га суши (т. е. 4,3 10» человек на 14,0 10» га суши). Если учесть и домашних животных, то получим 1 эквивалент популяции пркмерно на 0,65 га (т. е. 21,5 10» эквивалентов популяции на 14,0.10» га суши); ипымп словами, па каждого человека и домашнее животное размером с человека приходится менее 0,8 га. Если в следующем веке население удвоится и если мы по-прежнему хотим употреблять в пищу и всячески использовать животных, то на все нужды (вода, кислород, минералы, естественные волокна, «биологическое» горючее, жизненное пространство и пища) каждого консумента массой 50 кг придется всего 0,3 га. И это без учета домашних животных, которых держат просто для забавы, п диких зверей— а ведь они так украшают нашу нсизнь! За последнее десятилетие комиссии специалистов, назначенных Комитетом научных советников президента (11НСП) и Национальной академией наук США, дважды рассматривали «мировую проблему продовольствия и питания».
Результаты первого обследования, проведенного КНСП, были опубликованы в 1967 г. (в 3 томах), а второго (НАН США) — в 1977 г. (в 6 томах). Эти отчеты (см. также Вагг, 1981) пришли к «осторожно-оптимистичному» выводу, что глобального голода мо»кно избежать, если в США и других странах мира будут приняты определенные меры уже сейчас, а именно к концу этого века следует удвоить производство пищи, улучшить использование и распределение продовольствия и резко сократить рождаемость. Известные и уважаемые специалисты — Гаррисон Браун (Вготвп, 1975, 1978), Пол Эрлих (ЕЬг11«1», 1977) и Джордж Боргстром (ВогйзФгош, 1979) — менее оптимисткчны, считая, что эти сложные задачи невозможно регпять так скоро.
Все они сходятся на том мнении, что основными препятствиями в этом служат политические разногласия и замкнутость экономики отдельных стран. Большинство специалистов по сельскохозяйственной экологии считают, что слишком большое значение придается монокультуре однолетних растений. И экология, и простой здравый смысл требуют подумать об увеличении разнообразия сельскохозяйственных культур, совмещенных посевах двух или нескольких культур, ограничении вспашки (чтобы по возможности не нарушать структуру почвы)' и использовании многолетних видов. Более подробно с вопросами, касающимися связи энергии с производством пищи, можно ознакомиться в работах Дж. Блэка (7. В1ас)с, 1971) и Пиментела и др.
(Р1шеп«е1 е«а1., 1973, 1975, 1976). Глава 3 4. Пищевые цепи, пищевые сети и трофические уровни Определения Перенос энергии пищи от ее источника †автограф (растений)— через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, называется пни~евой цепью. При каждом очередном переносе большая часть (80 — 90% ) потенппальной энергшз теряется, переходя в тепло. Поэтому, чем короче пищевая цепь (чем ближе организм к ее началу), тем больше количество энергии, доступной для популяции. Пищевые цепи можно разделить на два основных типа: пастбищная цепь, которая начинается с зеленого растения в идет далее к пасущимся растительноядным животным (т. е.
к организмам, поедающим живые растительные клетки или ткали) и и хищпикам (организмам, поедающим яшаотных), и детрнтная цепь, которая от мертвого органического вещества идет к микроорганизмам, а затем к детритофагам и и их хищникам. Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетаются друг с другом, образуя так называемые пищевые сети.
В сложных природных сообществах организмы получаю ие свою эне гию от Солнца через одинаковое число ступеней, считаются припадяежащимк к Одному трофическому уровню. ак, зеленые растения занимают первый трофическая уровень (уровень продуцентов), травоядные — второй (уровень первичных консументов), первичные хищники, поедающие травоядных, — третий (уровеяь вторичных консументов), а вторичные хищники — четвертый (уровень третвчпых консументов). Эта трофическая классификация относится к функциям, а не к видам как таковым. Популяция данного вида может занимать один пли несколько трофических уровней, смотря по тому, какие источники энергии она использует.
Поток энергии через трофический уровень равен общей ассимиляции (А) на атом уровне, которая в свою очередь равна продукции (Р) биомассы плюс дыхание (В) Объяснении Пищевые цепи в какой-то степени знакомы каждому из нас: человек съедает крупную рыбу, а она ест мелких рыб, поедающих зоопланктон, которьш питается фитопланктоном, улавливающим солнечную энергию, или же человек может употреблять в пищу мясо коров, которые едят траву, улавливающую солнечную энерьчпо; он может использовать и гораздо более короткую пищевую цепь, питаясь зерновыми культурами, которые улавливают солнечную энергию. В последнем случае человек является первичным консументом на втором трофическом уровне.
В пищевой Энергия в экологических системах цепи трава †коровы †чел он является вторичным консументом па третьем трофическом уровне. !10 чаще человек является одновременно и первичным, и вторичным консументом, так как в его диету обычно входит смесь растительной и животной пищи. Такнм образом, поток энергии разделяется между двумя или несколькими трофическими уровнями в пропорции, соответствующей долям растительной и яуивотпой пищи в диете.
Мало кто из неспециалистов знает, что при каждом переносе пищи часть потенциальной энергии теряется. Прежде всего, растение фиксирует лишь малую долю поступающей энергии солнечного излучения. Поэтому число консументов (например, людей), которые могут прожить при данном выходе первичной продукции, сильно зависит от длины пищевой цепи; переход к каждому следующему звену в нашей традиционнои сельскохозяйственной пищевой цепи уменьшает доступнууо энергию примерно па порядок величины (т. е. в 10 раз). Поэтому если в рационе увеличивается содержание мяса, то уменыпается число людей, которых мо)мне прокормить.
Если окажется, что на основе имеющейся перви)гиой Ка суме тм Пааеуцевтее Таафюееиие Обще Тюпа О, 3 — м- 1 5 15 3000 — ! 500 1., ии . ° у Ряс. 3.9. Упрощенная схема потока энергии, показывающая трв трофических уровня (1, 1Х и 111) з линейкой пищевой цепи 1Е, Обещ, 1963.) Последовательные потоки энергии принято обозначать следующкмобраэом: Х вЂ” общее поступление энергии; Ьз — свет, поглощаемый растительным покровом; Ра — валовая первичпая продукция; А — общая асспмиля- ЦиЯ; Рп- — чистаЯ пеРвичнаЯ пРоДУкЦиЯ; Р— втоРичнаЯ пРоДУкЦиЯ (консУ- меэтоз); 11111 — неиспользуемая (яакаплязаемая или «экспортаруемаяе) энергия; УЛ вЂ” неассимизирозанная копсументами (выделенная с экскрементами) энергия; Н вЂ” дыхание.
Цифры ввизу — порядок величипы потерь эпергии при каждом переносе, начиная с поступлепия солнечного излуче- ния з количестве 3000 ккал м-'сут-'. 144 Глава 3 продукции придется кормить очень много новых «ртов», то нужно вовсе отказаться от мяса пли резко снизить его потребление. Принципы организации пищевых цепей и действия двух законов термодинамики можно уяснить, рассмотрев схемы переноса энергии иа рпс. 3.9 — 3.11. На этих схемах четырехугольники («резервуары») изобри>кают трофические уровни, а линии («трубы») — потоки энергии от каждого уровня или к нему.
Как требует первый закон термодинамики, приток энергии уравновешивается ее оттоком, н каждый перенос энергии сопровождается ее рассеиванием в форме недоступной для использования тепловой энергии (при дыхании), как того требует второй закон. На рнс. 3.9 представлена сильно упрощенная схема потоков энергии на трех трофических уровнях. Здесь вводятся принятые в литературе обозначения разных потоков и показано, что на каждом последующем уровне поток энергии сильно уменьшается независимо от того, рассматриваем лп мы общий поток (1 и А) или компоненты Р и Л.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
