Одум - Экология - т.1 (947506), страница 51
Текст из файла (страница 51)
1)воъиоции нтиосферы кратко рассмотрели в гл. о, равд. 4. в связи с гииотезой Гси (гм. тнкжо рнс. 8.11). Погда более 2 млрд. лот назад иа Земле иоивилась жизнь, атъъосфгра, подобно совремоиной атмосфере 10нитера, состояла из вулканических газов (как сказал бы геолог, атмосфера образовалась благодаря «дсгнзацни земной коры»). 11 ией было иного СО» и мало кислорода (а быть может, ого ие было совсем), и иорвыо оргашшмы были аиаэробиыми. П ре»уъп,тате того что иродукиия (Р) в среднем слегка иревосходнла дыхание ()1), за геологическое время в атмосфере накоиился кислород и умеиыиилось содержание СО».
Накоплению кислорода, кнк иолагагот, способствовали так;ке геологические и чисто химичссши. процессы, например вьи вобождеиио Оз из окислов железа или образование иосстаповлеъъигих соединений азота и расигенлоыие иоды ультрафиолетовым нзлучеинеъг с выделением кислорода (С1оис1, 1980). И низкое содержание СОм н высокие концентрации Оъ сейчас слуъъъат лъгмитирующнми факторами для фотосинтеза; 15» 228 Глава 4 для большинства растений характерно увеличение интенсивности фотосинтеза, если в эксперименте уэеличивается содержание СО» 1ппл понижается содержапио Оь Таким образом, золепые растения оказынаются весьма чувствительными регуляторами содержания этих газов.
брет«юиотезируктпгй «зеленый пояс» Земли и карбонатпая система лп1ря поддерживают постоянный уровень содержания СО» в атмосфоре. По стремительно возрастающее потребление горючих ископаемых (представьте, какое огромное количество СО» ныделплось бы, если была бы сожжена хотя бы половина огромного фонда горн«юих ископаемых, отмеченного па рис. 4.9,А) вместе с уменьшение»«поглотительной способности «зеленого пояса» начинает превосходить возможпостл природного контроля, так что содержание СО» н атмосфере сейчас постепенно возрастает.
Вспомните, что наибольшим из»|анемиям подвержены потоки веществ па нходе и па выходе небольших обменных фондов. Полагают, что в начало промышленной революции (прил«ерио !800 г.) в атмосфере Земли содержалось около 290 частей СО«на миллион (0,29~/а). В 1958 г., ко~да были впервые проведены точные измерения, содержание СО» составляло 315, а в 1980 г.
опо выросло до 335 частей на миллион. !1сли концентрация СО» вдвое превысит доиндустрпальпый уровень, что мон«ет случиться и середине будущего века, нероятно погепление климата Земли; температура в среднем повысится па 1,5 — 4,5'С, и это параду с подъемом уровня моря (в результате таяния полярных шапок) и изменением распределения осадкон может погубить сельское хозяйство.
Как было показано неданпо (Согп!!х е1 а1., 1982; Е1й!пэ, Ера1еш, 1982), средпш! уровень моря у»ке начал подниматься, в этом веке он подпнлся примерно па 12 см. Зтп угрозы (изменение климата и затопление прибрежных районов) должны учитываться при планировании национальной н мел;дупародпой энергетической политики. Обзоры ° проблемы СО»» можно найти в работе Баса и др. (Ваез оФ а1., 1977) и в отчетах комиссий Совета по качеству окружанпцей среды (Соппгй! оп Епг!гопп1еп1а! ()па!!1у, 1981) и Академии паук С1ПА (Иа11опа! Асас!ешу о1 Зс!епсегь 1$!79).
В следующем веке установится новое, но ненадежное равновесие между увеличением содержания СО«(способствующего разо~ реву Земли) и усилением загрязнения атмосферы пылью и другими частицами, отражающими пзлучоние н этим охлаждающими Земляк Любое значительное результирующее изменение теплового поджата Земли повлпяот па климат (хоропп19 обзор возможных последствий изменения климата Земли дает Брайсон (Вгузоп, 1974) !. Кроме СО» в атмосфере присутствуют в небольших колнчостяах еще два углеродных соедшшиия: окись углерода (СО) — примерно 0,1 части на миллион и метан (СН«) — около 1,6 части на Биегеохлмиче«вие циклы.
Прввиллы и вовцепции 229 миллион. Как и СОм эти соединения находятся в быстром круговороте и потому имеют небольшое время пребывания — около 0,1 года для СО, 3,6 года для СН«и 4 года для СОь И СО, и СН« образуются при неполном или анаэробном разложении органического вещества; в атмосфере оба окисляются до СОь Столько же СО, сколько попадает в атмосферу в результате естественного разложения, вносится в нее сейчас при неполном сгорании горючих ископаемых, особенно с выхлопными газами. Накопление окиси углерода — этого смертельного яда для человека — в глобальном масштабе не представляет собой угрозы, но в городах, где воздух застаивается, повышение концентрации этого газа в атмосфере начинает становиться угрожающим. Концентрации до 100 частей на миллион не так редки в районах с сильным автомобильным движением (ку рпльщик, потребляющий в день пачку сигарет, получает до 400 частей на миллион, что уменьшает содержание оксигемоглобнна в его крови на 3%, а это может привести к анемии и другим связанным с нехваткой кислорода заболеваниям сердечно-сосудистой системы) .
Метан, как полагают, имеет полезную функцию: оп поддерживает стабильность озонового слоя в верхней атмосфере, который блокирует смертельно опасное ультрафиолетовое излучение Солнца (см. с. 113). Производство метана — одна из важных функций водно-болотистых угодий и мелководных морей мира. Хороший обзор круговорота углерода в целом дает Гаррелс, Маккензи и Хант (багге)з, Мас)гепз1е, Нпп», 1975; гл. 6). показано на схеме гид элегического цикла ис. 4.9 фонд воды в атмос е е невелик, скорость ее о орота выше, а вревания меньше, чем у ь а круговороте воды, как и на круговороте СО», начинают сказываться глобальные последствия деятельности человека. Хотя сейчас ведется учет осадков и речного стока во всем мире, нам необходимо как мол«но быстрее наладить более полный контроль всех основных путей двн»кения воды в круговороте.
На рис. 4.10 круговорот воды показан г энергетической точки зрения, выделена «верхняя» его часть, приводимая в движение Солнцем,и «нижняя», в которой выделяется энергия, которая может быть использована экосистемами и гидроэлектростанциями. Как было показано в табл.
3.3, около трети всей поступающей на Землю солнечной энергии затрачивается на приведение в движение круговорота воды. Это еще один пример безвозмездной услуги, которую оказывает нам энергия Солнца. Слишком часто мы недооцениваем услуги, за которые не приходится платить. Но если человек нарушит эту систему, то платить ему за это придется дорого) Особое внимание следует обратить на два аспекта круговорота воды: 1б за»»з м пез Глава 4 2ЭО 1. Море теряет из-за испарения больше воды, чем получает с осадками; на суше ситуация противоположна. Другими словами, значительная часть осадков, поддерживающих экосистемы суши, в том числе большинство агроэкосистем, производящих пищу для человека, состоит иэ воды, испаренной из моря.
Во многих райол Салнцл Рис. 4ЛО. Энергетика гидрологического цикла, представленного в впле двух путеп: верхний приводится з движение солнечной энергией, а нижний от. дает энергию озерам, рекам, заболоченным землям и выполняет работу, непосредственно полезную для человека (например, на ГЭС) Поверхпостный сток пополняет резервуары грунтовых вод и сам пополпяется от них, хотя во многих сухих областях зти резервуары сейчас быстрее выкачиваются человеком, чем пополпнются. нах, например в долине Миссисипи, 90% осадков, как полагают, приносится с моря (Веп1оп еФ а1., 1950).
2. По имеющимся опенкам, в пресных озерах и реках содержится 0,25 геограмма воды (1 геограмм — 10ю г, или 10м т), а годовой сток составляет 0,2 геограмма, так что время оборота равно примерно 1 году. Разность между количеством осадков эа год (1,0 геограмм) и стоком (0,2 геограмма) составляет 0,8; это и есть величина годового поступлении иоды в подпочвенные водоносные горизонты.
Как уже указывалось, в результате деятельности человека (покрытия земной поверхности непроницаемыми для воды 231 Биогеохимические цккхы. Принципы в концепции материалами, создания водохранилищ на реках, строительства оросительных систем, уплотнения пахотных земель, сведения лесов и т. д.) сток увеличивается и пополнение очень важного фонда грунтовых вод сокращается. В СШЛ около половины питьевой воды, большая часть воды для оропгепия и во многих частях страны большая часть воды для промьппленности берется из грунтовых вод.
В засушливых районах, например на западе Великих равнин, подземные водоносные горизонты наполнены в основном «фосспльной» водой, которая накопилась там в предыдущие, более влажные геологические периоды и теперь пе пополняется. Поэтому вода здесь — кевозобновляемый ресурс, подобно нефти. Это хороню видно па примере обильно орошаемого района выращивания зерновых в западной части Небраски, Оклахомы, Техаса и Канзаса, где водоносные пласты формации Огаллала — основного источника воды будут исчерпаны через 30 — 40 лет'. После этого придется использовать здешние угодья в качестве пастбищ или выращивать на них засухоустойчивые культуры, если только не начнут подавать сюда воду из крупных рек долины Миссисипи — весьма дорогой и энергоемкий проект, за который придется расплачиваться всем налогоплательщикам страны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
