Одум - Экология - т.1 (947506), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Если мы ие достигнем такого равновесия, то весьма веро- (88 Глава Э ятпо, что произойдет реакий спад численности. При существующих ресурсах и поддерживающей емкости Земли численность населения вьппе 20 млрд. определенно снизит качество человеческого существования. 10 5 1950 2000 2050 2100 2150 Г 6 Рис. 3.2Ь Три прогноза выхода ла плато роста чисиеллссти ласелслия земного шара, если рост станет нулевым (т. е. рождений будет столько же, слольво смертей), в годах; 2000 — 2008 (1), 2020 — 2025 (11) лли 2040 — 2045 (П1). (По Малмш, 4980.) 9.
Энергетическая классификация экосистем Определения Источник и качество доступной энергии в той или иной степени определяют видовой состав и численность организмов, характер функциональных процессов, протекающих в экосистеме, и процессов ее развития, а также обраа жизни человека. Поскольку энергия — общий знаменатель и исходная движущая сила всех экосистем, как сконструированных человеком, так и природных, логично принять энергию за основу для «первичной» классификации экосистем. Удобно выделить на атой основе четыре фундаментальных типа экосистемы: 2.
Природные, движимые Солнцем, несубсидируемые. 2. Природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками. 3. Движимые Солнцем и субсидируемые человеком. 4. Индустриально-городские, движимые топливом (ископаемым, другим органическим или ядерным). 189 Энергия в энологвчесввх системах Эта классификация основана на свойствах среды на входе (см. рис. 2.2); она в корне отличается от биомной классификации, основанной на внутренней структуре экосистем, но вместе с тем и дополняет ее (см.
гл. 2, равд. 8). Объяснения Четыре основных типа экосистем, выделенные по источнику, уровню и качеству энергии, описаны в табл. 3.18. В экосистемах используются два разных источника энергии: Солнце н химическое (или ядерное) топливо. В соответствии с этим удобно выделять движимые Солнцем и движимые топливом экосистемы, не забывая, однако, что во всех случаях могут использоваться сразу оба источника. Сравнивая основные типы экосистем, можно рассматривать поток энергии в единицах мощности (вспомним, что единица мощности — это потребление или рассеивание энергии за единицу времени; см.
с. 110). Показатель плотности энергии говорит о величине работы, которая выполняется или может выполняться на единице площади экосистемы, а также о величине неупорядоченности, или энтропии, которую система должна рассеивать, чтобы оставаться жизнеспособной. Обратите внимание, что в табл. 3.18 в каждой строке под заголовком «Уровень мощности» приведено две цифры: одна — диапазон количества энергии в килокалориях, другая — соответствующее количество солнечной энергии в килокалориях с учетом ее качества (см. равд. 5 этой главы) .
Природные системы, в основном или полностью зависящие от прямого солнечного излучения, можно назвать движимыми Солнцем несубсидируемыми эносиствмами (категория 1 в табл. 3.18)'. Они совсем или почти не получают дополнительной энергии, помимо солнечного света. К числу таких экосистем можно отнести открытые океаны, крупные участки горных лесов и грасленды и большие глубокие озера.
Часто на них накладываются и другие ограничения, например нехватка элементов питания и воды. По- атому хотя экосистемы этой обпшрной группы весьма различны, все они получают мало энергии и имеют низкую продуктивность или способность выполнять работу. Организмы, живущие в таких системах, выработали замечательные адаптации к существованию на скудном пайке энергии и других ресурсов и к эффективному их использованию.
Хотя мощность природных экосистем, относящихся к первой категории, не очень впечатляет, и они не способны поддерживать высокую плотность населения, тем не менее такие экосистемы крайне важны, так как занимают огромные площади (одни лишь океаны покрывают почти 70% площади аемного пгара).
Весь Глава 3 190 Та 'лица 8.18. !(лассттфтттггьцття шгосистем по нсто*пшкам и уровню поступле- ния энергии Ежегодный притон энергии (уровевь »ющньетц>, икал и — 3 тиц ьцоьвсгьыы 1. Несубгпдируемьп природные, получающие эшргию от Сот нцв. Примеры. открытыс океаны, высокогорште веса. Зто — основа спет!мы ткиэнгобьстте ши!и! »космического «орабля» Земля. 2, Получ, тощие энергию от Солнца, но с естественной энергетической субспдпей. Примеры: эстуарни в приливных морях.
некоторые дождевые леса. Это природны~ системы. обладатощие естественной пло тородног-ьк! и характеризующиеся но только высокой подлет, кивающей способностью, но и производящие излишки оргаии и ского вещества, которые могут выноси !,ея в друпи системы или натшпливаться. З.Сгосиь.!ругмыг еловском, получатощпе энергию от Солнца. Примеры: егрозкоспстомы, аквакульгурз. Зто системы. пропзводшпне продукты питания и волокнистые матгриалы и получающие дотации в форме горточего (цли друпп формах), поставляемого челове!;ом. 4. Промьпиленпо.городские системы, получаюптие эиерпио топ:шва.
Примеры: города, пригороды. пнлустрпализовашпи зггшпые зоны. Зто системы, в которых геиерпруетсц паше богатство (а тактке загрязняющие вещества). Главным псточнш<ом энергии зд"сь служит пс Солнце, в топливо. Згк системы з,итисяг от экосистем ш рных трех типов, паразит!ируют иц ипх. получая продукты питания и топливо. ! 000 — 10 000 (20 000! 10 000 — 40 ООО (20 000) 1О 000 — 40 000 (20 000) 100 000 — 3 000 000 (2 000 000) т!рьш. «ьь Чцгль ь гььеььх — ььртгзевиыЕ срьдвиЕ оценки, осиоьавиые црьь;цье ць лишь ! ь тгцгьттттггьг, так ьаь ььогиатеыы 'текли изучены еще иьдостаиьшо Зль гого, '!голы тшсгьцгьть ьрелтше пОтоки энергии. комплекс двпжпзпах (.олпцем природных экоспс!ем краш!о важен для человека; шо следует особо ценить, потому что, по сути деля, это основной «мттдуль нгпзттеобтеспечеттгтя», гомеостат, стабплизпрующцй и поддерживатощпй условия па екосмическом корабле», пмя которому Земля. Именно здесь ежедневно очищаются большие объемы ноздуха, возвращается в оборот вода, формируются климатические условия, умеряются крайности погоды и выполняется множество дручпх полезных функций.
Ероме того, и качестве побочного продукта без всяких затрат илп забот со стороны человека здесь производится некоторая доля пищи и волокнистых материалов, пеобходттмых ему. И разумеется, мы еще не сказали о не поддающейся учету эстетической ценности беспре- Энергия в экологвческях системах 191 дельного океанического пейзажа, о величия нетронутого леса, о необходимости для человека зеленых открытых пространств. Если помимо солнечного света могут быть использованы какие-то дополнительные источники энергии, плотность мощности может быть значительно повышена, порой даже яа порядок величины.
Вспомням, что дополнительная энергия, нли энергетическая субсидия (см. равд. 2), — это энергия из вспомогательного источника, сокращающая расходы на самоподдержаппе экосистемы и тем самым увеличивающая то количество солнечной энергии, которое может быть превращено в органическую продукциго. )[ругими словами, несолнечная энергия частично заменяет солнечную, высвобождая ее для производства органических веществ. Источники дополнительной энергии могут быть естественпыип нлп пскусственпымп (разумеется, система мо;кет получа1ь одновременно оба типа дополнительной энергия), Для простоты классификации в табл.
ЗЛ8 выделены типы 2 и 3 — соответственно движимые Солнцем экосистемы с естественными п с искусственными энергетическими субсидиями, Прибрежная часть эстуария — хороший пример природной экосистемы с дополнительной энергией приливов, прибоя н течений. Поскольку приливы и течения воды способствуют более быстрому круговороту мпнералыгых элементов питания п перемещению пищи и отходов, органиамы в эстуарпи могут, так сказать, сконгГептрпровать свои усилия на более эффективном превращении энергии Солнца в органическое вещество.
В самом прямом смысле слова организмы в эстуарпи приспособились использовать энергию приливов. Поатому эстуарии обычно более плодородны, чем, скажем, прилегагощий участок суши или пруд, получающий то же количество солнечной энергии, но не имеющий преимущества, связанного с поступлением вспомогательной энергии приливов плп других ее видов, обусловлепных течением воды. Вспомогательная энергия, увеличивающая продуктивность, может поступать в самых разнообразных фюрмах, например в тропическом дождевом лесу — в форме ветра и дождя, в небольшом овере — в форме потока воды пз ручья, плн поступакяцнх с площади водосбора органических воществ и минеральных элементов.
Человек, разумеется, давно научился изменять природу и использовать вспомогательные источники энергии для получепшг прямой выгоды, а его умение пе только увеличивать продуктивность, но и направлять эту продуктивность па производство пищевых и волокнистых материалов, легко собираемых, перерабатываемых и используемых, постоянно растет. Наземные н водные агроэкоспстемы — основные примеры систелц движимых Солнцем и субсидируемых человеколс (тип 3 в табл.
ЗЛ8). Высокие выходы пвщп поддерживаются большими поступлениями энергии топлива (а пря более примитивных системах сельского хозяйства — мы- !92 Глава 9 шечных усилий человека и животных). Эта энергия тратится на возделыванне„орошение, удобрение, селекцию и борьбу с вредителями. Следовательно, тракторное горючее, а также мышечные усилия человека и животных — это такая же энергия, поступающая в агроэкоспстемы, как солнечный свет, и ее можно измерять в калориях илн лошадиных силах, причем надо учитывать расходы этой энергии не только в поле, но и при переработке и транспортировке пищи до магазина. Как удачно выразился Г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
