Глава 3. Энергия в экосистемах

Потребление энергии человеком в городе в среднем составля­ет более 80 млн ккал/год; для питания ему требуется всего около 1 млн ккал/год, следовательно, на все другие виды деятельности (домашнее хозяйство, транспорт, промышленность, обучение и т. д.) человек расходует в 80 раз больше энергии, чем требуется для физиологического функционирования организма. Разумеется, в развитых и развивающихся странах это соотношение различно. По мере углубления энергетического кризиса и роста ценна горючее люди, видимо, будут больше интересоваться использо­ванием солнечной энергии и разрабатывать технологии ее концент­рации. Возможно, в будущем и возникнет новый тип экосистем -город, движимый энергией не только топлива, но и Солнца.

В своем развитии человеческое общество прошло через все четыре типа описанных выше экосистем. Охотники и собиратели растений жили в природных экосистемах, движимых Солнцем. Люди достигали наибольшего процветания в системах второго типа с естественными энергетическими субсидиями: в прибреж­ных районах моря и речных бассейнах. С развитием сельского хозяйства, когда человек усовершенствовал свое умение выращи­вать растения, одомашнивать животных и получать урожаи с помощью дополнительной мышечной энергии, продуктивность сильно возросла - возникли экосистемы третьего типа. Но в течение многих веков основными источниками энергии для человека ос­тавались растения и животные. Города, деревни, соборы строи­лись из дерева с использованием физического труда животных и человека. Этот долгий период - эра мышечной силы.

Затем наступила продолжающаяся и сейчас эра горючих ис­копаемых, которые обеспечили такой обильный приток энергии в экосистемы четвертого типа, что население Земли стало удваи­ваться почти каждые полвека. Работа механизмов, приводимых в движение бензином и электричеством, постепенно почти полностью заменила физический труд человека в развитых странах.

Со временем стала использоваться и атомная энергия. Каза-лось вероятным, что после исчерпания топлива начнется эра 115

Глава 3. Энергия в экосистемах

атомной энергии. Но пока на «откачивание» неупорядоченнос­ти, связанной с этим источником, т. е. на переработку отходов, приходится тратить столько усилий и энергии, что будущее атом­ной энергетики неясно. Пока не отработан и не согласован весь цикл получения ядерной энергии - от добывания сырья до устранения отходов и не найдены лучшие способы извлечения энергии атома, наступление атомной эры по крайней мере откладывается.

3.3. Использование Солнечный свет падает на планету сэнергии энергией 2 кал/см²-мин (солнечная постоянная), но, проходя через атмосфе­ру, он ослабляется, и даже в ясный летний день до поверхности Земли доходит не более 67 %, т. е. 1,34 кал/см²мин. Судьба солнечной энергии в биосфере такова: отражается 30%, превра- . щается в теплоту 46 %, расходуется на испарение воды, осадки 23 %, преобразуется в энергию ветра, волн, течений 0,2%, идет на фотосинтез 0,8 %.

Клетки растений, связывая на свету С0₂и Н₂0, образуютгидраты углерода (СН₂0) - углеводы, т. е. строительные блоки органических веществ, обладающие высокой эксергией, а эксер-гия рассеянной энергии, экспортируемой в космическое про­странство, снижается. Под воздействием определенных условий (температуры, давления и др.) в течение тысяч миллионов и милли­ардов лет избыточные органические вещества превращались в торф, уголь, нефть, т. е. энергия концентрировалась и накапли­валась в виде ископаемого топлива. ВXXвеке эти запасы интен­сивно эксплуатировались для обеспечения жизни искусственныхсистем, созданных человеком (городов, заводов, самолетов, автомоби­лей и т. п.), и постепенно истощались. Уже сейчас в поискахновых месторождений топлива мы все глубже вгрызаемся в землю, уходим в море. Поэтому освоение таких ресурсов становится все более дорогостоящим. Огромная работа, выполняемая биосфе­рой (сохранение и развитие жизни, накопление горючих ископа-

116