А.С. Степановских
Экология. Учебник для вузов
М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 703 с.
12. Экосистемы
12.5. Солнце как источник энергии
Первоисточником
энергии для экосистем служит Солнце. Поток энергии по данным Т.А. Акимовой,
В.В. Хаскина (1994), посылаемый солнцем к планете Земля, превышает 20 млн ЭДж в
год. Из-за шарообразности земли к границе всей атмосферы подходит только
четверть этого потока. Из нее около 70% отражается, поглощается атмосферой,
излучается в виде длинноволнового инфракрасного излучения. Падающая на
поверхность Земли солнечная радиация составляет 1,54 млн. ЭДж в год. Это
огромное количество энергии в 5000 раз превышает всю энергетику человечества
конца XX столетия и в 5,5 раза — энергию всех доступных ресурсов ископаемого
топлива органического происхождения, накопленных в течение, как минимум, 100
млн. лет.
Поток
солнечной энергии на Земле и ее трансформации показаны на рис. 12.6.
Рис. 12.6. Поток солнечной энергии на
Земле и ее трансформации
(по Т. А. Акимовой, В. В. Хаскину,
1994)
Примечание: энергия
выражена в ЭДж/год. 1 ЭДж = 1018 Дж; горизонтальное сечение потока
энергии — логарифмическое. На каждом из этапов трансформации большая часть
энергии теряется
Большая
часть солнечной энергии, достигающей поверхности планеты, превращается
непосредственно в тепло, нагревая воду или почву, от которых в свою очередь
нагревается воздух. Это тепло служит движущей силой круговорота воды, воздушных
потоков и океанических течений, определяющих погоду, постепенно отдается в
космическое пространство, где и теряется.
Для
определения места экосистем в этом природном потоке энергии важно представлять,
что как бы протяженны и сложны они ни были, ими используется лишь
небольшая его часть. Отсюда следует один из основных принципов функционирования
экосистем: они существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной
солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.
Дадим более детально каждую из перечисленных характеристик солнечной энергии.
1. Избыток. Растения используют около 0,5% ее
количества, достигающею Земли. Если бы люди существовали только за счет
солнечной энергии, то они бы использовали еще меньшую ее часть. Следовательно,
ее поступающего на землю количества достаточно для удовлетворения потребностей
человечества, а так как солнечная энергия в конце концов превращается в тепло,
то увеличение ее использования не должно оказывать влияния на динамику
биосферы.
2. Чистота. Солнечная энергия — «чистая», хотя
ядерные реакции, идущие в недрах Солнца и служащие источником ею энергии, и
сопровождаются радиоактивным загрязнением, все оно остается в 150 млн км от
Земли. В этом ее отличие от энергии, получаемой путем сжигания ископаемого
топлива или на атомных электростанциях.
3. Постоянство. Солнечная энергия всегда будет
доступна в одинаковом, безграничном количестве.
4. Вечность Ученые считают, что Солнце через
несколько миллиардов лет погаснет. Однако для нас это не имеет практического
значения, так как люди, по современным данным, существуют только около 3 млн
лет. Это всего 0,3% миллиарда. Отсюда, если даже через 1 млрд лет жизнь на Земле
станет невозможной, у человечества в запасе еще 99,7% этого срока, или каждые
100 лет он будет уменьшаться всего на 0',00001 %.
|