Одум - Экология - т.1 (947506), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Этот способ возврата в круговорот можно назвать автолизом (саморастворенпем). В водных или влал«ных местообитаниях, особенно если погибшие растения н животные или неживые частицы малы (т. е. велико отношение их поверхности к объему), еще до начала раэло;кения микроорганизмами может высвободиться от 25 до 75«~~ элементов питания (см. обзор литературы (УоЬаппез, 1968)1. Азтолиз можно считать шестым важным путем возврата, не требующим затрат метаболической энергии. Как уже подчеркивалось в гл. 3, работа по возвращению веществ в круговорот, осугцествляемая механическими илн физическими процессами, мол«ет служить энергетической субсидией для всея системы. Разрабатывая систему очистки бытовых и промышленных сточных вод, человек очень часто находит выгодным затратить механическую энергию для распыления органического вещества, чтобы ускорить его разложение.
Крупные животные так»ке, без сомнения, способствуют высвобождению элементов питания из отмерших стволов, листьев и других крупных кусков детрита, механически размельчая их. Возврат в круговорот — это не «безвозмездная» услуга, нэ пее почти всегда затрачивается энергия. Если источниками эпергиэ« Биогеохимические циклы.
Принципы в концепции для возвращения служат солнечный свет и органическое вещество, то людям не приходится непосредственно затрачивать дорогостоящие виды топлива. г"ели не нарушать природные механизмы рециркуляции и не отравлять их, то они в основном реализуют возврат в круговорот воды и элементов витания. Промышленные материалы (например, металлы), используемые в производстве,— совсем другое дело.
Повторное нх использование требует немалых затрат топлива и денежных средств, но, когда запасы этпх материалов становятся ограниченными, другого выхода нет. Коэффициент рециркуляции. Миграцию веществ внутри экосистем можно оценить по величине циркулирующей между отдельными блоками экосистемы массы материала в сравнении с массой вещества на входе в экосистему.
Дксордан, Клайн и Сэссер (богдан, К)ше, Заззег, 1972), предположив, что в лесах основная рециркуляция идет через деревья, использовали поток веществ через. древесину для оценки количества кальция и марганца, циркулирующих в лесных экосистемах. Но, как указал Финн (Ипп.
1976, 1978), такая оценка в лучшем случае сильно занижена, поскольку в лесу имеется много других субстратов и процессов для рецпркуляции, особенно для сложных круговоротов, например круговорота азота. Финн предложил считать повторно используемую часть вещества суммой количеств, проходящих в круговороте через каждый отсек системы, и выдвинул понятие о коэффициенте рецпркуляции: Т5Т ТЬТ Здесь СТ вЂ” коэффициент рециркуляции, ТоТ, — рециркулпруемая: доля потока вещества через систему и ТБТ вЂ” общий поток вещества через систему. Последняя величина определяется как сумме всех поступлений вещества минус изменение его запасов в системе, (если это изменение отрицательно), илн же суммарный выход вещества плюс изменение его запасов (если опо положительно). Для расчета потоков и коэффициентов рецяркуляцип Финн применил матричный апализ, подобный тому, который использовал Хэннон (Наппоп, 1973) для апализа входов — выходов.
На примере двух разных блоковых моделей Финн (Гшп. 1978) рассчитал коэффициент рециркуляции кальция в водосборных бассейнах Хаббард-Брука (см. рис. 4.7); он оказался равным 0,76— 0,80. Зто означает, что около 80% общего потока кальция через систему используется в ней многократно. Для калия и азота коэффициенты рециркуляции оказались даже выпге. В этом водосборном бассейне элементы питания по величине своего СХ располагаются, по-видимому, следующим образом (от высокого к низкому): К)Жа))Х)~Са)Р>М8)Я. Этот порядок связан с поступлениями каждого элемента извне, его подвижностью и потребностями в нем биоты.
Коэффициенты, как правило, ниже для второстепенных 17 Зенее № 1Зез Л (за ра) Г/ (и зффии е озер аЕ = — . — . Х = иаир ление г ~про ою Б З зараз — С Слал а Ркс, 4.(6. А. Схема поясняет экологнческую теориго возврата веществ з круговорот, Коэффициент возврата С1 бывает низким (Π— 10%) либо на ранних стаднях развития экосвстемьз (сукцессии), либо при изобилии ресурсов, либо в случае несущественных для жизни элементов. С1 высок ()50о(,) на зрелых стадиях развития экосистемы, при бедности ресурсов и в случае незаменимых для жизни элементов. Следует подчеркнуть, что для возврата веществ в круговорот требуется энергия (которая теряется безвозвратно).
В. Условия, не стимулирующие (сверлу) и стимулирующие (внизу) вторичное использование бумаги, Вторичное испольаование бумаги вьподно для населения в делом, так как уменыпается вред, наносимый окружающей среде (лесам, рекам и земле), и налоги, идущие на очистку города.
Для вторичного испольаования бумаги необходимо: 4) участие горожан, 2) система сбора (модифицированная система сбора мусора), 3) склады для сортировки и храпения, 4) заводы по переработке макулатуры, 5) си- . стема транспорта макулатуры на завод, 6) рынок для использованной бумаги и 7) вьггода для города или сокращение расходов по сравнению с тем, когда бумажные отходы просто вывоаят на свалку. Бногеокнмвческне циклы. Принципы н концепции 247 элементов, например для свинца, или жизненно валяных элементов, потребность в которых, однако, очень невелика по сравнению с пх доступностью, например для меди.
Элементы, которые человек считает ценными, например платина и золото, используются повторно на 90о/о илп более. Как и следовало ожидать, коэффициент рециркуляции энергии (потока калорий) равен нулю, поскольку, как неоднократно подчеркивалось в этой книге, энергия проходит все системы насквозь и не используется вторично. Коэффициент рециркуляции не говорит о ее скорости, т. е. скорости, с которой вещества движутся по кругу. Эта скорость значительно выше в тропическом лесу или в теплом океане, чем в тундре или в холодном озере, но удовлетворительные способы ее количественного измерения пока не разработаны.
Повторное использование бумаги. Вумага — хороший пример рециркуляции в промышленно-городских системах, напоминающей рециркуляциго весьмаважных элементов в природных системах. Как показано на рис. 4А6, А, рециркуляцпя в естественных экосистемах (коэффициент рециркуляции) возрастает при увеличении разнообразия и усложнении биотических компонентов экосистем, или по мере обеднения ресурсов в среде на входе,или по мере накопления в среде на выходе отходов, опасных для жизни в экоспстеме,или же в ходе всех этих трех процессов вместе. Пока мы имеем сколько угодно деревьев, бумажных фабрик и неиспользуемой земли для свалки ненужной бумаги, у нас нет стимулов к тому, чтобы затрачивать средства на технику и энергию, необходимые для повторного использования части бумаги, протекающей через город (рис.
4.16,Б). 11о мере того как в пригородах возрастает плотность населения, поднимается стоимость земли и сохранять свалки и места сброса отходов становится все труднее. Среда на входе также может оказывать давление, если запасы пригодной древесины или продукции фабрик неспособны удовлетворить спрос на бумагу.
В обоих случаях оказывается «выгодно» подумать о вторичном использовании. Чтобы опо было успешньгм, должен существовать рынок сбыта для старых газет и картона, например фабрика по переработке макулатуры. Такая фабрика соответствует механизму экономии энергии путем рецпркуляции или диссппативной структуре в природной экосистеме, например в экосистемо леса или кораллового рифа. Другимн словами, ко всей системе приходится добавить новое, эмерджептпое, свойство, если мы хотим, чтобы экономия, основанная на реццркуляции, была эффективной. Но слишком часто бывает, что из-за инерции и политической раздробленности (местные власти, власти графства, штата и всей страны) города берутся за повторное использование материалов слишком поздно и несут моральные и материальные убытки от использования устаревших методов.
17' ГЛ 5 Лимитирующие факторы и физические факторы среды 1. Концепция лимитирующих факторов: «након минимума» Либиха Определения Существование и успех любого организма или любой группы организмов зависит от комплекса определенных условий. Любое условие, приближающееся к пределу толерантности или превышающее его, называется лимитирующим условием, или лимитирующим фактором. При стационарном состоянии лимитирующим будет то жизненно важное вещество, доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму. Зта концепция известна как «закон минимума» Либиха. Она менее применима к «переходыым состояниям», когда количества, а следовательно, и эффект многих составляющих быстро иаменяются. Объяснения Идея о том, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, впервые была ясно показана в 1840 г. 10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
