VIII. Rendering in english

Первый основной принцип выживания экосистемы гласит: для своего выживания экосистемы удаляют отходы и пополня­ют питательные вещества путем рециклирования всех элемен­тов. Этот принцип согласуется с законом сохранения веществ. Поскольку атомы не создаются, не разрушаются и не превраща­ются друг в друга, они могут использоваться непрерывно. Имен­но это и делают природные экосистемы — они рециклируют одни и те же атомы снова и снова. Особенно ясно это видно на круго­вороте трех ключевых элементов: углерода, фосфора и азота.

Круговорот углерода. Этот круговорот удобно начать с моле­кул углекислого газа (С0₂), находящихся в воздухе и растворен­ных в воде. В результате фотосинтеза и дальнейшего метаболиз­ма атомы углерода (С) из С0₂ становятся атомами С всех органических молекул, образующих тело растения. Через пище­вые цепи атомы С входят внутрь и становятся частью тканей всех остальных организмов в экосистеме. Конечно, маловероятно, что какой-то определенный атом С пройдет через многие организ­мы за один цикл, так как на каждом этапе существует большая вероятность того, что потребитель разрушит органическую мо­лекулу при клеточном дыхании. Когда это происходит, атомы С опять освобождаются в окружающую среду в виде молекул С0₂, завершая таким образом один цикл, и готовы начать новый. По­добным образом, сжигание органического материала возвраща-

^S — 4938

66

Unit Five

ет атомы С, связанные в этом материале, в воздух в виде молекул СО_г Двух одинаковых, следующих один за другим круговоротов атома С, по-видимому, не существует. Не существует также и двух одинаковых циклов атома С в пределах одной экосистемы, так как ветер в атмосфере разносит атомы по всему миру.

Круговорот фосфора. Фосфор находится в различных горных и почвенных минералах в виде ионов неорганического фосфата. Поскольку горы постепенно разрушаются, фосфат и другие пи­тательные вещества освобождаются в виде ионов. Фосфат рас­творяется в воде, но не поступает в воздух. Растения поглощают фосфат из почв или водного раствора, и когда он связывается растением в органическое соединение, его часто называют орга­ническим фосфатом. Через пищевые цепи органический фос­фат переносится от производителей к остальным организмам экосистемы. Как и в случае с углеродом, на каждом этапе суще­ствует большая вероятность, что органический фосфат будет раз­рушен при клеточном дыхании, освобождая неорганический фосфат в виде мочевины или других отходов. Затем фосфат мо­жет вновь поглощаться растением, чтобы начать новый цикл.

Существует важное различие между круговоротом углерода (С) и фосфора (Р). Не имеет значения, где освобождается угле­кислый газ (С0₂), он смешается и сохранит концентрацию С0₂ в воздухе. А минеральные питательные вещества, не имеющие газовой фазы, рециклируют только тогда, когда отходы, в кото­рых они содержатся, осаждаются в почве, из которой эти пита­тельные вещества первоначально пришли. Это основное, что происходит в естественной экосистеме. Однако люди склонны нарушать этот круговорот. Губительное вмешательство человека в круговорот Р видно на примере вырубки влажных тропических лесов. Этот тип экосистемы фактически на 100% поддерживает­ся эффективным рециклированием питательных веществ. Дру­гими словами, в почве их мало или нет вообще. Когда лес выру­бают и сжигают, питательные вещества, которые связаны в деревьях, вымываются и земля становится непродуктивной. Фос­фат с сельскохозяйственных земель уносится в основном в сброс­ные каналы либо непосредственно с поверхностным стоком, либо косвенно, путем сброса сточных вод. Поскольку из воды

Ecosystems: How They Work 67

_по существу нет возврата фосфата, такое его поступление при­водит к переудобренности водоемов. Тем временем на сельско­хозяйственных землях фосфат замещается фосфатом горных пород, что приводит к истощению земель.

Круговорот азота. Этот круговорот более сложный, так как имеет и газообразную и минеральную фазы. Основной запас азо­та находится в воздухе, который на 78% состоит из азотного газа. Растения не могут использовать азотный газ прямо из воздуха, азот должен быть в минеральной форме, например, в виде ио­нов аммония или нитрата. Ряд бактерий, а также некоторые сине-зеленые водоросли, которые фактически также являются бакте­риями, могут превращать азотный газ в аммонийную форму. Этот процесс называется «биологическая фиксация азота». Среди азот-фиксирующих организмов наиболее важное значение име­ет бактерия «ризобиум», которая живет в клубеньках на корнях бобовых растений. Это пример симбиоза: бобовые обеспечива­ют бактерию местом для проживания и пищей (сахаром), а в об­мен получают источник азота. Связанный органический азот пе­реносится от бобовых к другим организмам экосистемы через пищевые цепи.

Таким образом, все естественные экосистемы зависят от азот-фиксирующих организмов, наиболее важными среди которых являются бобовые с их бактериями. Семейство бобовых вклю­чает огромное разнообразие растений, начиная от клевера (обыч­ного для пастбищ) через кустарники пустыни к многочислен­ным деревьям. Все крупные экосистемы суши, от тропических влажных лесов до пустыни и тундры,'имеют свои характерные виды бобовых. Бобовые обычно являются первыми растениями, которые захватывают выжженную территорию.

Круговорот азота в водных экосистемах такой же, как и в эко­системах суши, но наиболее важными фиксаторами азота в них являются сине-зеленые водоросли.

Только человек способен пренебрегать необходимостью иметь бобовые при выращивании таких небобовых культур, как кукуруза, пшеница и другие зерновые. Мы фиксируем азот на химических заводах (промышленная фиксация азота). Искусст­венно созданные аммонийные и нитратные соединения явля-

5*

68 Unit Five

ются главными составляющими азотного удобрения. Однако высокая стоимость промышленной фиксации азота и другие почвенные факторы заставляют фермеров возвращаться к есте­ственному процессу обогащения почвы азотом путем чередова­ния бобовых и небобовых культур, т.е. с помощью севооборотов.

_{UNIT SIX}

TEXT

Ecosystems: How They Work

1. The environmental problems we face and the questionable long-term viability of our current human system are caused by our failure to adhere to basic ecological principles of sustainability. These principles may show us the direction we need to take. Let's look at our human system from the point of view of each of the principles of ecosystem sustainability.

1. First Principle of Sustainability: For sustainability ecosystems dis­pose of wastes and replenish nutrients by recycling all elements. In con­trast to this principle, we have based our human system in large part on one-directional flow of elements. We mine elements in one location and dispose of them in another. For example, phosphate withdrawn from soils by agricultural crops comes to us with our food supplies, but then effluents of our wastes containing the phosphate are discharged into var­ious waterways (rivers, lakes, bays and estuaries) rather than back into the soil. To make up for the removal of phosphate from soil, phosphate rock is mined at various locations and added to soil as a constituent of fertilizer. Thus, there is basically a one-way flow of phosphate from mine to waterways. The same can be said for such metals as aluminum, mer­cury, lead, and cadmium, which are the "nutrients" of our industry. We have created a flow of these elements from natural deposits through our systems to dumps and landfills.

1. This one-way flow leads to two problems: depletion of the resource at one end and pollution at the other. Pollution has proved to be, by far, the more severe problem. Countless waterways around the world and even sections of the ocean are suffering severe ecological disturbances from being oversupplied with nutrients such as phosphate. This problem is known as ^eutrophication. Likewise, many rivers and other bodies of water are con­taminated with toxic elements from various discharges. For example, thousands of kilometers of tributaries of the Amazon are badly contami-

2. 7б

Unit Six

Ecosystems: How They Work

71

nated with mercury, a waste product of gold mining. Putting such waste materials into dumps is problematic on two counts. Finding space for dumps and landfills is reaching crisis proportions in many regions. Then, even when such toxic materials are put into dumps, they tend to leak out causing pollution of both ground and surface water.

4. Aggravating the problem is the fact that we produce and use thou­sands of products, such as plastics, that are synthetic organic compounds that are nonbiodegradable. That is, detritus feeders and decomposers are unable to attack and break them down. Thus, enormous amounts of non­biodegradable products compound the problem of finding dump sites. Also, many such synthetic products are toxic and cause pollution in the same way lead and other elements do. The rapid development of recycling pro­grams in the last few years is an encouraging sign that we are beginning to recognize and implement the first principle of sustainability.

4. Second Principle of Sustainability: For sustainability ecosystems use sunlight as their source of energy. In contrast to this principle, our fantastic technological and material progress of the past 200 years has been in large part a story of developing machinery, engines, and heating plants that run on fossil fuels — coal, natural gas, and crude oil. Just consider that virtually all cars, trucks, aircraft, and other vehicles run on fuels refined from crude oil; 70 percent of the electricity in our country comes from coal-fired power plants, and most homes, buildings, and hot water are heated with natural gas. Even food production, which is basically derived from solar energy (photosynthesis of crop plants), is heavily supported by fossil fuels used in farm machinery, production of fertilizer and pesticides, transportation, processing and canning, refrig­eration, and finally cooking. In all, more than 10 calories of fossil fuels are consumed for eveiy calorie of food that is served in the United States.

4. From meager beginnings in the late 1800s, oil consumption now tops 50 million barrels per day worldwide. The byproducts of burning fossil fuels enter the atmosphere and are directly responsible for our most severe air pollution problems — urban smog, acid rain, and most recently, the potential of global warming. Also, we are facing increas­ingly severe crises because of depletion of present oil reserves and en­vironmental destruction in the effort to find more. Nuclear power is being promoted as an alternative, but this source also seems dubious because of the hazards of its radioactive waste products.

7. Thus, the danger in continuing to ignore the ecosystem princi­ple regarding solar energy seems clear. In addition to being nonpollut-ing and nondepletable, solar energy is also extremely abundant. Green plants, including agricultural crops utilize a very small fraction of the solar energy that hits the earth. Most of the rest is converted directly to heat as it is absorbed by water or land. In turn, this heated water and land heats the air and causes the evaporation of water. Thus, solar en­ergy is the major driving force behind ocean currents, wind, and rain - i.e., weather. There is ample opportunity to harness some of this energy and put it to work. According to the Laws of Thermodynamics, the final heat at the end of the line is the same whether the energy is harnessed to perform useful work along the way or not. Therefore, even using solar energy on a vast scale would not change the overall dynam­ics of the biosphere.

7. Third Principle of Sustainability: For sustainability the size of con­sumer populations is maintained such that overgrazing does not occur. In contrast to this principle, the human population has increased more than five-fold in the past 200 years. It has nearly tripled in just the last 60 years and is continuing to increase at a rate of over 90 million people per year. It can be argued that this ever-accelerating growth rate is irrelevant because humans are supported by a technological agricultural system, not a natural ecosystem. On the other hand, signs of overgrazing are becoming all too evident. First, there is literal overgrazing. Over the world millions of acres of productive grasslands have been badly degraded or even turned into desert because of overgrazing cattle.

7. Then, there are any number of examples of overgrazing in figu­rative sense. Consider the destruction of tropical and other forests; depletion of groundwater supplies; farming practices that are leading to deterioration of soil and hence of productivity; poor people in a number of less developed countries picking hillsides bare in their guest for firewood, which is their only fuel; depletion of fishing areas, and so °n. Perhaps the most serious form of figurative overgrazing, however, Го-ау be the ever-expanding human development and exploitation that displace and degrade natural ecosystems and consequently cause the extinction of countless species. The effects that this extinction may have will be discussed further. The principle of maintaining a stable (nongrowing) population is a principle that cannot be ignored.

7. 

72

Unit Six

USEFUL WORDS AND EXPRESSIONS
paragraph 1	paragraph 4	paragraph 7
long-term viability	nonbiodegradable	evaporation
adhere		driving force
point of view	paragraph 5	ocean currents
	engines	weather
paragraph 2	heating plants	harness
dispose	fossil fuels	useful work
phosphate withdrawn	crude oil	vast scale
food supplies	trucks
removal	aircraft	paragraph 8
one-way flow	vehicles	overgrazing
dumps	fertilizer	at a rate of
landfills	pesticides	ever-accelerating growth
	processing	rate
paragraph 3	canning	productive grasslands
severe problem	refrigeration	desert
disturbances
tributaries	paragraph 6	paragraph 9
waste product	urban smog	groundwater supplies
gold mining	acid rain	farming practices
leak out	severe crises	deterioration of soil
ground water	environmental destruction	loss of productivity
surface water	dubious	less developed countries
	hazards EXERCISES	ever-expanding