Энергетическая характеристика экосистем

Как уже было отмечено, жизнь есть создание солнечного луча: энергия Солнца посредством фотохимического синтеза преобразуется зелеными растениями в органические соединения, затем эти растения служат пищей для растительноядных животных, а последние — пищей для других животных. Органическое вещество, аккумулированное на протяжении тысячелетий растениями, как и сами растения, в процессе многочисленных химических превращений образовали ископаемое топливо, которое до сих пор является важнейшим источником энергии для человеческого общества.

В экосистемах рассеянная в пространстве солнечная энергия постоянно преобразуется в более концентрированные ее формы. Такое преобразование вначале осуществляется автотрофными растениями, затем — гетеротрофными животными и, наконец, — человеком. Полученная концентрированная энергия в дальнейшем используется экосистемами в виде пищи, а техническими системами — в виде ископаемого топлива. Фотосинтезирующие органы растений аккумулируют солнечную энергию во вновь образующихся органических соединениях. Часть этой энергии продуценты тратят на дыхание (биологическое окисление), а значительную часть — на формирование новой биомассы.

Свою долю биомассы, созданной продуцентами, потребляют травоядные животные, которых, в свою очередь, потребляют хищники, получая соответствующую долю энергии. Консументы меньшую часть энергии, получаемой ими с пищей, тратят на рост, размножение, а также на увеличение массы тела. Значительная часть этой энергии расходуется на процессы, происходящие в клетках, а оставшаяся часть выводится в окружающую среду вместе с продуктами жизнедеятельности консументов. Не съеденная животными доля биомассы продуцентов, отмирая, поступает в почву в виде растительного опада. Вместе с животным опадом (трупы + экскременты) растительный опад составляет пищу редуцентов. Клетки отмирающих редуцентов также разлагаются. Продукты разложения — основа формирования органических веществ почвы.

Таким образом, солнечная энергия многократно преобразуется, аккумулируясь на уровне продуцентов, она проходит через консументы и редуценты, переходит в органические вещества почвы, а при разрушении химических соединений, входящих в состав почвы, энергия рассеивается: через любую экосистему проходит поток энергии, первоначально порожденной Солнцем, некоторая часть этой энергии используется каждым живым организмом.

С точки зрения используемой энергии выделяются четыре фундаментальных типа экосистем^[1].

• 1. Природные системы, которые полностью зависят от поступления энергии солнечного излучения. Их можно назвать системами, движимыми Солнцем, и они занимают огромную площадь: только океаны покрывают 70% земной поверхности.
• 2. Природные системы, получающие энергию не только от Солнца, но и из других природных источников. К ним относятся прибрежные участки морей и океанов, большие озера, тропические леса и некоторые другие экосистемы. Кроме солнечной энергии, такие системы получают энергию морских прибоев, приливов, глубоководных течений, рек, дождей, ветра и тому подобных источников.
• 3. Природные системы, движимые Солнцем и получающие, кроме того, энергию ископаемого топлива. Основные виды таких источников энергии — нефть, уголь, газ, сланец, торф и др. Фактически — синтез естественных и искусственных (формируемых человеком) экосистем. Впервые такие синтетические системы возникли в сельском хозяйстве; в их рамках формировались виды культурных растений, создавались и улучшались породы домашних животных, которых до этого природа не знала. Вначале энергетическая составляющая этих систем (дополнительная по отношению к солнечной энергии) создавалась мускульной силой человека и животных. Позже к ней добавилась энергия сельскохозяйственных машин, работающих на ископаемом топливе.
• 4. Современные индустриально-городские системы используют солнечную энергию опосредованно, поскольку главную и всевозрастающую роль приобретает энергия ископаемого топлива, преимущественно нефти, угля, газа, а также энергия радиоактивных веществ, используемых в атомных электростанциях.

В связи с интенсивным развитием промышленного производства в индустриально развитых странах возрастает потребление энергии, увеличивается объем и масса отходов производства.

В числе типичных спутников жизни крупных индустриальных центров могут быть отмечены:

• • загрязнение атмосферного воздуха;
• • отравление водных источников;
• • накопление радиоактивных отходов;
• • хищническая эксплуатация сокращающихся запасов ископаемого топлива;
• • рост и изменение структуры заболеваний людей вследствие ухудшения состояния окружающей среды;
• • погоня за прибылью, нередко — за счет нарушения экологического баланса в окружающей среде.

Совокупность этих факторов ставит человечество перед лицом глобальной экологической проблемы — сохранение динамического равновесия между биосферой и нормальным жизнеобеспечением людей.

• [1] Подробнее см.: Рузавип Г. И. Концепции современного естествознания. С. 226—228.