ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ ЭКОСИСТЕМЫ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ ЛЕСНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ

Проблема оценки биоресурсов в Приднестровье стоит достаточно остро, биоресурсы и экологическая емкость экосистем Приднестровья, в частности лесных экосистем Приднестровья, не оценена, без оценки сложно и практически невозможно сохранить естественное биоразнообразие лесных экосистем республики по принципам рационального, эффективного природопользования.

Проведенные исследования позволили установить, что одной из целевых задач эффективного природопользования является построение системы (общества) гармонии конкурирующих интересов. Последняя складывается из креативной активности населения, уровня и характера производства, состояния рынка и наличия в обществе такой категории добродетелей народа, как справедливость. Конкурирующие интересы в креативной активности населения складываются из общенациональных и индивидуальных интересов. Конкурирующие интересы в производстве определяются соотношением эффективности производственного сектора и затрат на экологические нужды. Конкурирующие интересы рынка связаны с соотношением натурального (реальной экономики) и материального (денежного) накопления. Для использования на практике данных базовых положений необходима оценка экологической емкости лесных экосистем [21].

Нами предлагается для оценки экологической емкости лесных экосистем использовать эколого-энергетический анализ. Он заключается в оценке энергетических потоков и затрат как природной, так и антропогенной энергии в единых неизменных энергетических единицах -джоулях. Джоуль не подвержен колебаниям и изменениям цен на рынке, является универсальной единицей для оценки и сравнения энергии с экосистемах, агроэкосистемах, лесных экосистемах, социо-, урбоэкосистемах и промышленных системах и т.д.

Лесное хозяйство, а как следствие и лесной фитоценоз, по сей день остается в полной зависимости от природных климатических и метеорологических условий, а прямые и косвенные затраты антропогенной энергии, в том числе и труд человека, выступают лишь в роли своего рода дополнения, позволяющего восстановить то, что было разрушено человеком.

По данным работы К.А. Шуркиной: в рамках проведения энергетического анализа как природной, так и социально-экономической системы прежде всего необходимо оценить потоки вещества, энергии и информации, поступающие из окружающей среды. При энергетической оценке экологической емкости необходимо учитывать роль каж-

дого компонента природной среды: литосферы (геодинамические процессы), атмосферы, гидросферы, педосферы, солнечной энергии и др.

Основными оцениваемыми параметрами при энергетической характеристике экологической емкости для изучаемой лесной экосистемы определены: солнечная энергия, поступающая на изучаемую территорию; энергетический потенциал почвенного плодородия, потенциальная энергия выпадающих осадков; необходимо также учитывать изменения продуктивности экосистемы (биомасса) и биоразнообразия видов флоры и фауны, обитающих в пределах лесной экосистемы. Данные параметры позволяют оценить степень измененности природной среды производством: влияние антропогенной деятельности на изменение видового состава и численности представителей фауны и флоры, определить нагрузку на экосистему, рассчитать биологическую продуктивность системы и в целом экологическую емкость рассматриваемой территории.

Солнечная энергия (Е$). Происхождение многих видов энергии и все природные процессы на Земле так или иначе происходят под влиянием солнечной энергии путем ее взаимопревращения и трансформации в другие виды. Процесс преобразования солнечной энергии и дальнейшего ее аккумулирования в товаре или услуге проходит следующие этапы трансформаций (рис. 4). На рис. 4 показаны стадии и этапы преобразования и накопления солнечной энергии в природных объектах, их трансформация в товары и услуги. Выходными характеристиками данной системы выступает преобразованная солнечная энергия в товарах и услугах, характеризующая развитие социально-экономической системы, ее валовой продукт и т.д.

В процессе фотосинтеза малая доля поступающей на землю солнечной энергии накапливается в растениях. Растения служат источником питания травоядных животных, а они, в свою очередь, по трофической цепи питают хищников. При трансформациях часть энергии теряется, отражается в космическое пространство, переводится в тепловую обесцененную энергию. В 1942 году Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий, или правило 10 процентов, согласно которому с одного трофического уровня на другой, более высокий ее уровень (продуцент - консумент - редуцент), в среднем передается около 10 процентов поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии [Реймерс, 1994]. Следовательно, лишь ничтожная доля поступающей солнечной энергии накапливается на Земле. Существует мнение, что в космическое пространство отражается такое же количество энергии, как и поступает на Землю, но это «излучение, содержащее энергию существенно более низкого качества... т.е. энергия максимально рассеивается» [Черванев, Боков, 2003].

а а

Накопление рассеянной солнечной энергии в пищевой цепи, ее трансформация в товары и услуги и диссипация новых форм энергии

Рис. 4. Накопление рассеянной солнечной энергии в пищевой цепи, ее трансформация в товары и услуги и диссипация новых форм энергии

!.

1 о

Она трансформируется в энергию, накапливаемую растительностью, почвой, создающую ветровые потоки, облака и др. Количество поступаемой на Землю солнечной энергии незначительно колеблется во времени, и изменить его человеку не подвластно.

Продуктивность экосистем. Все живое вещество, содержащееся в экосистеме, вне зависимости от того, за какой период оно накоплено, называется биомассой, а образование продукции в единицу времени на единице площади или в единице объема, выраженное в единицах массы, называется продуктивностью экосистем. Важнейшим свойством организмов и экосистем в целом является их способность создавать и наращивать органическое вещество, которое называют продукцией. Накопленная экосистемой биомасса характеризует ее производительность, продуктивность, иными словами- эффективность преобразования солнечной энергии. В зависимости от географического положения, климатических условий территории количество содержащейся в экосистеме биомассы колеблется.

Почвенное плодородие и энергетический потенциал почвенного покрова территории (Е80п). Почва является тем необходимым компонентом природной среды, который обеспечивает биологическую продуктивность экосистем. Поступление питательных веществ из почвы и их количество определяется ее плодородием и содержанием необходимых для питания растений минеральных (азота, фосфора и калия) элементов в подвижных соединениях.

Эффективность лесного хозяйства во многом зависит от рационального использования именно почвенных ресурсов, а также от включения в производство катализирующих факторов, таких как труд человека.

Любое же дополнительное вложение энергии, увеличивающее продуктивность экосистемы, называется энергетической субсидией [Тихонов, 2002]. Все лесное хозяйство напрямую зависит от качества («здоровья») и количества питательных веществ (плодородия) почвы. Сейчас же в процессе нерационального хозяйственного использования земельные ресурсы подвергаются сильному техногенному прессингу, истощаются и деградируют. На данном этапе развития, при использовании современных усовершенствованных почвообрабатывающих машин и энергоемких материалов и удобрений, наблюдается рост деградированных и эрозионных земель, что вызвано «отрицательной энергией» от чрезмерных и нерациональных энергетических субсидий.

Для определения потенциальной энергии, содержащейся в почвенном плодородии, необходимо проследить процесс ее формирования. Почва - одно из самых первых природных образований в геологической истории планеты Земля. По данным палеографических исследований, первая маломощная почва возникла в кембрийский период -более 500 млн лет назад. Поскольку в то время на Земле еще не было наземных растений, почва формировалась в результате лишь жизнедеятельности бактерий.

Процесс образования почвенного плодородного слоя очень длительный и энергоемкий. Для образования из материнских (горных) пород плодородного (18-20 см) почвенного горизонта, даже при самых благоприятных природных условиях, по нашим приблизительным подсчетам, потребуется от 1400 до 7000 лет ив среднем от 35,3-1026 Дж до 176,410“6 Дж солнечной энергии (из расчета, что ежегодно планета Земля получает 7-1017 кВт ч = 25,2* 102' Дж/год). А для того чтобы разрушить этот слой, достаточно лишь нескольких лет интенсивного нерационального хозяйствования.

Охрана и рациональное использование плодородия почвы должны быть приоритетными мероприятиями при функционировании лесной экосистемы. К сожалению, на настоящий момент времени плодородие почвы ежегодно снижается.

Энергетический потенциал выпадающих осадков (Ерг). В лесном хозяйстве выпадение осадков - фактор немаловажный, так как важна увлажненность почвы.

Природное увлажнение лесных экосистем (особенно участок лесопитомника) экономит прежде всего невозобновляемые природные ресурсы и антропогенную энергию, поскольку в засушливых регионах (Приднестровье относится к региону с недостаточным увлажнением) орошение земель - дело энерго- и трудоемкое. Энергия в выпадающих осадках в виде дождя и снега вычислена по формуле Г. Одума [Odum, 1996]:

Epr = S • Q • G,

где S - площадь рассматриваемой территории хозяйства, м2; Q - количество выпадающих осадков, мм/год; G - свободная химическая энергия Гиббса без учета транспирации растениями, Дж/г.

Экологическая емкость лесной экосистемы в целом, в энергетических единицах составляет:

Е„ = Es + Esoi| + Epr

Это количество энергии представляет, по существу, природную ренту, дающую экономию энергии в хозяйственной деятельности [19].

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >