Глава 4. Круговорот веществ

Рециркуляцию веществ в антропогенной системе промышлен­ного города удобно рассмотреть на примере повторного ис­пользования бумаги (рис. 4.13).

Рис. 4.13. Схема движения использованной бумаги в городской системе: А - достаточные запасы сырья (деревья в лесу) и достаточные площади для свалок; Б - ресурсы сырья иссякают, площади для свалок уменьшаются, отходы повторно используются

Ее движение напоминает циркуляцию важных элементов в ес­тественных экосистемах. Пока имеются большие запасы деревьев в лесу, бумажные фабрики и свободные участки земли для свал­ки ненужной бумаги, нет стимулов тратить средства и энергию на ее повторное использование. Но по мере того как растет плот­ность населения в пригородах, дорожает земля, становится все труднее находить места для свалок - отходы на выходе накапли­ваются. Запасы пригодной древесины могут постепенно иссякать

162

Глава 4. Круговорот веществ

и существующие фабрики перестанут обеспечивать спрос на бумагу. Во всех этих случаях следует подумать о повторном использова­нии бумаги. Для этого должен быть рынок сбыта старой бумаги, т. е. фабрика по переработке макулатуры. Такая фабрика реализует механизмы экономии энергии путем рециркуляции и соответствует диссипативной структуре в природной системе.

Вторичное использование бумаги выгодно всему населению. Это уменьшает темпы уничтожения лесов и вред, наносимый окружающей среде, а также расходы, идущие на очистку горо­да. Для вторичного использования бумаги необходимы: участие горожан; система сбора и склады для хранения; заводы по переработке макулатуры; транспорт; рынок для использованной бумаги (перерабатывающая фабрика); экономически эффектив­ная технология переработки. К сожалению, из-за инерции и административного разделения города и области часто слишком поздно начинают утилизировать использованные материалы, что ведет к моральным и материальным убыткам.

■ Оценка степени рециркуляции веществ внутри экосистемы осуществляется с помощью коэффициента рециркуляции:

К_рец= ПВ_р/ ПВ,

где К - коэффициент рециркуляции; ПВ - рециркулируемая доля потока веществ, проходящего через систему (возврат); ПВ - общий поток вещества через систему.

На рис. 4.14 приведена схема, поясняющая возврат веществ в круговорот.Для экспериментального водосборного бассейна был рас­считан коэффициент рециркуляции кальция. Он оказался рав­ным

0,76 - 0,80. Это означает, что около 80% общего потока кальция, проходящего через систему, используется в ней многократно. Для калия, натрия и азота коэффициен­ты рециркуляции оказались выше. В этом водосборном бассейне циркулирующие эле-

Рис. 4.14. Схема возврата веществ в круговорот (по Ю. Одуму, 1986)

163

Глава 4. Круговорот веществ

менты по значению К _рец располагались от большего к меньшему следующим образом:

K>Na>N>Ca>P>Mg>S

Значение коэффициента рециркуляции для каждого элемен­та зависит от его поступления извне, подвижности и потребности в нем организмов. Коэффициент рециркуляции в природных экосистемах возрастает в трех случаях: 1) при увеличении раз­нообразия и усложнении биотических компонентов, 2) при обед­нении питательных ресурсов среды на входе, 3) при накоплении отходов на выходе. Как правило, К ниже для второстепенных элементов или для важных, но потребность в которых невелика (например, для меди). Элементы, которые человек считает ценны­ми (платина, золото, серебро), он использует повторно на 90% и более. Коэффициент рециркуляции не характеризует ско­рость движения веществ по кругу, которая в значительной сте­пени определяется температурными и климатическими особен­ностями экосистем. Коэффициент рециркуляции энергии равен нулю, поскольку энергия вторично не используется.

Усилия по охране природных ресурсов, в конечном счете, должны быть направлены на превращение ациклических процессов в циклические. Основной целью должно стать возвращение веществ в круговорот.

Начинать следует с воды, так как, если удастся восстановить и поддерживать круговорот воды, станет возможным взять под конт­роль и элементы питания, которые движутся вместе с ней.

Контрольные вопросы

1. Чем различаются большой и малый круговороты веществ?

1. Какие процессы лежат в основе большого круговорота ве­ществ?

2. Какова основная особенность круговорота воды?

3. Как влияет человек на круговорот воды?

164