Одум - Экология - т.1 (947506), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Одум (Н. Ойпгп, 1971), хлеб, рис, кукуруза и картофель, которые человечество использует в пищу, «частично сделаны нз нефти». Вот почему горючее илн другая аналогичная вспомогательная энергия совершенно необходимы для производства продуктов питания. В табл. 3.18 продуктивность, или уровень мощности природных и субсидируемых человеком экосистем, движимых Солнцем, указаны в одной графе. Приведенные оценки основаны на том факте, что са«юе продуктивное сельское хозяйство находится примерно на уровне самых продуктивных природных экосистем: по-видимому, верхний предел для любой постоянной, длительно функционирующей системы, основанной на фотосинтезе, составляет примерно 50000 ккал м» г '.
Действительное различие между природными и искусственными экосистемами состоит лишь в распределении этого потока эпергпи. Человек старается направлять как можно больше энергип на производство продуктов питания, которые он может немедленно использовать, а природа обычно распределяет продукты фотосинтеза между многими видами и веществами и накапливает энергию «на черный день»; эта так называемая «стратегия повышения разнообразия в целях выживания» будет рассмотрена далее. Экосистема, движимая топливом (тип 4 в табл.
3.18),называемая также индустриально-городской, — венец достижений человечества. Здесь высококонцентрированная потенциальная анергия топлива не просто дополняет, а заменяет солнечную энергию. При современных методах ведения городского хозяйства солнечная энергия в самом городе не только не используется, но становится дорогостоящей помехой, так как она нагревает бетон и способствует образованию смога.
Пищу, продукт систем, движимых Солнцем, можно считать внешней по отношению к городу, поскольку подавляющую ее часть ввозят извне. По мере роста цен на горючее города, видимо, станут больше интересоваться использованием солнечной энергии. Возможно, возникнет новый тип экосистемы— экосистема города, движимого Солнцем с вводом вспомогательной энергии горючего. Выло бы, вероятно, целесообразно разработать новую технологию, которая позволит концентрировать солнечную энергию до такого уровня, чтобы она могла не просто дополнять энергию топлива, но частично заменять ее.
Надо особо выделить два свойства экосистем, движимых горю- Энергия в экологических системах 193 Таблица 8.19. Плотность потребления энвргни, прямо связанной с использованием горючего человеком ' Коккчесчко зкергкк, ккздм Зюд 1 Города Манхэттен (цснтр Пью-йорка) Токио Москва Западный Берлин Лос-Анджодзс Крупные индустриальные районы Индустриальный район ФРГ Бассейн Лос-Анджедвса Япония (вся страна) Бодккобрктанкя 14 восточных штатов США США (в целом) Среднее по всему земному шару 4,8.10' 3,0.10з 1,0.10' 1,6 10ч 1,6. 1Оч 7,7 1О' 6,7 10' з,З 10' э,з НР 8,4 10з 1,8 10' 100 ' Срззккге эгк зеккчккм о солнечной экергкей, дасгкгаюжей козерхкосгк Земли: в зззкскмосгк ог шкрогы овз кокебветск ог 1 до 2.10г ккзд.м-г.год-ь 13 Заказ эй 1ЗМ чим. Наиболее важное из них — огромная потребность в энергии плотно населенных индустриально-городских районов; она по меньшей мере на 2 — 3 порядка больше того потока энергии, который поддерживает жизнь в естественных или полуестественных экосистемах, движимых Солнцем.
Вот почему множество людей могут жить на небольшой площади города. Килокалории энергии, ежегодно протекающие через квадратный метр индустриализованного города, считаются не тысячами, а миллионами (см. табл. 3.19). Таким образом, 1 га высокоразвитой двилгимой горючим городской среды потребляет в год около 2,2 млрд. килокалорий (2,2 10э) или более. Нагляднее будет представить эти расходы энергии в пересчете на душу населения.
В 1970 г. в США было потреблено 17,4 10'б ккал (69.10" В1п) энергии топлива (в том числе пошедшего на производство электричества). Разделив это число на 200 млн. человек, получим около 87 млн. ккал на челове ка в год. Напомним, что человеку требуется в год всего 1 млн. ккал энергии пищи. Следовательно, на домашнее хозяйство, проМЫШЛЕНПОСтгч ТОРГОВЛЮ, тРаНСПОРт И ДРУГИЕ ВИДЫ ДЕЯтЕЛЬНОСтИ человека в США расходуется в 86 раз болыпе энергии, чем требуется для физиологических нужд (т. е.
для функционирования организма). Разумеется, в развивающихся странах положение иное. Потребление топливной энергии на душу населения в Индии и Пакистане соответственно в 50 и 100 раз ниже, чем в США. Глава 3 В таких странах мышечная сила человека и животных все еще играет большую роль, чем сила машин, и на производство продуктов питания, волокон и древесины приходится гораздо большая доля общего энергетического потока страны.
10. Энергия, деньги и цивиливация Определения История цивилизации теснейшим образом связана с доступными источниками энергии, Охотники и собиратели входили в природные пищевые цепи экосистем, движимых Солнцем, и достигали наибольшего процветания в природных системах с естественным притоком энергии, таких, как прибрежные и речные. С развитием наземного и водного сельского хозяйства, когда человек усовершенствовал свое умение выращивать растения, одомашнивать животных и снабжать вспомогательной энергией процесс производства съедобной для него первичной продукции, поддерживающая способность среды сильно выросла.
В течение многих веков основным источником энергии было дерево и другая биомасса: величественные пирамиды и соборы, города и деревни были построены на энергии биомассы с испольаованием физического труда животных и человека, хотя труд человека был при этом, как правило, рабским. Этот долгий период можно назвать арой мышечной силы. Потом наступила продолжающаяся и сейчас эра горючих ископаемых, которые обеспечили столь обильный приток энергии, что население Земли стало удваиваться примерно каждые полвека.
Работа юмеханических слуг», приводимых в движение бензином и электричеством, постепенно заменила физический труд человека я животных (по крайней мере в развитых странах). До недавнего времени казалось вероятным, что после исчерпания горючих ископаемых начнется эра атомной энергии.
Но, во всяком случае пока, ва откачиванне неупорядоченности, связанной с этим источником энергии, приходится тратить столько усилий, что будущее этого источника энергии непредсказуемо. Рассматривая разл1гчные возможные источники энергии, необходимо помнить, что во всех без исключения случаях для того, чтобы сконструировать источник ввергни и поддерживать поступление из него пригодной к использованию энергии, приходится также затрачивать энергию.
Поэтому лучшими следует считать такие источники, которые обеспечат наибольший чистый выход энергии, т. е.максимальное количество энергии, пригодной для выполнения работы после того, как мы произвели необходимые энергетические расходы. Кроме того, важно подбирать для каждой цели источник энергии соответствующего качества (см. равд. 5). Энергия в экологических системах Деньги превратились в мощную движущую силу еще на заре развития цивилизации.
Поток денег обратен потоку энергии в том смысле, что они текут из городов и деревень в обмен иа энергию и другие ресурсы. Но в отличие от энергии для денег характерна оборачиваемость. По крайней мере теоретически, деньги могут быть превращены с учетом качества в соответствующие энергетические единицы (например, калории), чтобы выразить в деныах ценность ресурсов и услуг, предоставляемых нам природой. Недостаток существующих сейчас любых политико-экономических систем состоит в том, что они имеют дело в основном с производимыми человеком товарами и услугами и не оценивают не менее необходимые для жизни природньге ресурсы и услуги, не вполне осознавая их значение.
Вти ресурсы и услуги остаются вне монетарной системы. Большинство экологов н экономистов согласны в том, что срочно необходимо преодолеть разрыв неладу рыночвымк и нерыночными ценностями, иными словами, исправить тот недостаток рынка, что он не имеет дела с природными ресурсамп и услугами. Ведь обе эти категории ценностей взаимозависимы! Объяснения В своем развитии человеческое общество прошло через четыре типа экосистем, описанных в табл.
3.18. В последних десятилетиях ХХ века та часть мира, которая в крупных масштабах потребляет нефть и другие горючие ископаемые, функционирует в основном как экосистема, движимая горючим, тогда как другая часть мира, именуемая третьим миром, остается зависимой главным образом от биомассы (пищи и древесины) в качестве основного источника энергии, дополняя его легкими топливными маслами, и, таким образом, находится на стадии экосистемы, движимой Солнцем. Как уже отмечалось, несмотря на всемирные усилия уменьшить пропасть между доходами на душу населения в странах с большими и малыми энергетвческими расходами, эти различия, вызывающие опасные социальные, экономические и политические конфликты, продолягают увеличиваться. На первой Международной конференции по мирному использованию атомной энергии, проходившей в Женеве в 1955 г., председатель конференции, ныне покойный Хомк Дж.
Бхабха нз Индии, описал три эрьг человечества: эру мышечной силы, эру горючих ископаемых и атомную эру. Бхабха красноречиво выразил свою веру в то, что благодаря всеобщей доступности атомной энергии атомная эра ликвидирует пропасть между богатыми н бедными нациями. Но мечта о равном и обильном притоке энергии атома для всех пока остается мечтой, так как оказалось, что подключение к огромному потенциалу атомной энергии приносит нам гораздо больший «потенциал неупорядоченности», чем можно было пола- $3~ Глава 3 гать в 1955 г. К. Уилсон, первый председатель Комиссии по атомной энергии США, очень точно обрисовал проблему в своей статье, названной «В чем мы ошиблись?» (%1)зоп, 1979). Он писал: «По-видимому, никто не понимал, что если все части системы не пригнаны друг к другу как следует, может оказаться, что ни одна из этих частей не приемлема».
Пока «не пригнан, как следует», весь цикл получения атомной энергии от добывания сырья до устранения отходов и не найдены новые, лучшие способы извлечения энергии атома, наступление атомной зры по меньшей мере откладывается. А тем временем нам следует серьезно подумать о воз- Л вЂ” Энереия, низ«ладимзя для ллддерж н я уров я в !ходе знереии рд иеергия Рно.
3.22. Концепция чистой»нергнн. Еглв нужно, чтобы источник и спстомз конэерснн давали чистую знергню, то А (выход энергии) должен быть больше, чем Б (энергля обратной сзяэн, необходимая для поддержания выхода). врате к солнечной энергии и о более эффективном (менее расточительном) использовании остающихся горючих ископаемых, чтобы продлить их запас на много лет. Поскольку для обеспечения количества и качества энергии, необходимого для поддержания современной цивилизации, также нун«на энергия, выбор ее источников на ближайшее будущее надо основывать на поисках лучшего выхода с наименьшей энтропией.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
