- •4. Екосистеми 73
- •2.1. Розвиток екологічних знань та їх роль у становленні цивілізації
- •2.2. Ідея системності в екології
- •2.3. Соціальні аспекти екології
- •2.4. Об’єкти вивчення в екології
- •2.5. Методи екологічних досліджень
- •2.6. Короткий нарис історії екології. Українська екологічна школа
- •2.7. Екологія початку XXI століття
- •3.1. Поняття біосфери
- •3.2. Структура біосфери
- •Жива речовина
- •3.3. Потік енергії на земній кулі
- •3.4. Біогеохімічні цикли
- •3.5. Місце людини в біосфері
- •3.6. Поняття середовища
- •3.7. Загальні закони екології
- •4.1. Екосистеми – основні структурні одиниці біосфери
- •4.2. Абіотичні компоненти екосистем. Ресурси та умови існування
- •Територія
- •Сонячна радіація
- •Газовий склад повітря
- •4.3. Ґрунт як бюкосний елемент екосистем
- •4.4. Живі організми в екосистемах. Біоценози
- •4.5. Життя в ґрунті
- •4.6. Трофічні ланцюги та трофічні піраміди
- •4.7. Концентрація речовин у трофічних ланцюгах
- •4.8. Розвиток та еволюція екосистем
- •4.9. Сукцесії
- •4.10. Штучні екосистеми – екосфери
- •5.2. Тундри
- •5.3. Лісові екосистеми помірного поясу
- •5.4. Вічнозелений тропічний дощовий ліс
- •5.5. Степи
- •5.6. Пустелі
- •5.7. Екосистеми луків
- •5.8. Болота
- •5.9. Прісноводні екосистеми
- •5.10 Океанічні й морські екосистеми
- •5.11. Принципи екологічного районування
- •6.1. Поняття популяції
- •6.2. Особливості популяцій рослин та тварин
- •6.3. Екологічні ніші
- •6.5. Стратегії життя рослин та тварин
- •6.6. Розмір популяції
- •6.7. Просторова структура популяції
- •6.8. Внутрішньопопуляційна структура
- •6.9. Динаміка популяцій
- •25 50 75 100% Ності, Наведвно на рис. 6.6.
- •6.10. Популяція як об’єкт використання, моніторингу та управління
- •7.1. Автотрофне та гетеротрофне живлення
- •7.2. Особливості живлення мікроорганізмів, рослин, тварин і людини
- •7.4. Генетичні фактори продуктивності
- •7.5. Екологічний контроль продуктивності
- •7.6. Ценотичний контроль продуктивності. Біопродукція в різних біомах
- •7.7. Принципи лімітування біопродукції. Управління продукційним процесом
- •8.2. Загальні принципи стабільності та стійкості бюсистем та екосистем
- •8.3. Адаптація
- •8.4. Стійкість організмів, популяцій та екосистем
- •9.1. Науково-технічний прогрес і проблеми екології
- •9.2. Джерела екологічної кризи XX століття та її вплив на біосферу
- •Виробництв
- •9.3.1. Забруднення атмосфери
- •9.3.2. Забруднення та деградація ґрунту
- •9.3.3. Забруднення Світового океану та континентальних вод
- •9.3.4. Фізичні фактори забруднення середовища
- •9.3.5. Радіоактивне забруднення навколишнього середовища
- •9.4. Військові аспекти деградації біосфери
- •9.6. Живі організми в умовах антропогенного стресу. Трансформація і деградація біоти землі
- •9.7. Територіальні аспекти антропогенного забруднення навколишнього середовища. Стан навколишнього середовища україни
- •Поясніть, чому миючі засоби, що вміщують фосфор, завдають шкоди природному середовищу.
- •Назвіть канали несприятливої дії на природне середовище військової промисловості та локальних воєн.
- •10.2. Агроекосистеми
- •10.4. Сільськогосподарські рослини і тварини -продукт добору та генетичного конструювання
- •10.5. Енергетичний аналіз агроекосистем
- •Витрати на підтримку екосистеми в стані, придатному для використання;
- •Витрати на відшкодування речовин, що вилучаються з агроекосистем з урожаєм та продукцією.
- •10.6. Співжиття в агроекосистемах. Бур’яни, хвороби та шкідники
- •Аерофіти – справжні бур’яни, пов’язані з культурними рослинами протягом багатьох тисячоліть;
- •Апофіти – вихідці з місцевої флори.
- •10.7. Фактори стабілізації агросистем. Сівозміни. Меліорація
- •10.8. Інтенсифікація сільського господарства
- •10.9. Відходи сільськогосподарського виробництва. Забруднення природного середовища
- •11.2. Енергетика
- •11.3. Промислові об’єкти як екосистеми
- •11.4. Географія промислового виробництва. Транспортні системи
- •11.5. Науково-технічний прогрес та екологія
- •11.6. Вплив промислового виробництва на біосферу
- •12.1. Інфраструктура міст
- •12.3. Енергетичні системи міст
- •12.4. Екологія міського транспорту
- •12.5. Екологічне середовище в містах. Мезо- та мікроклімат
- •12.6. Рослини і тварини в місті
- •12.9. Міста майбутнього
- •13.1. Екологічна конверсія – актуальна проблема цивілізованого людства
- •13.2. Демографічні фактори
- •13.3. Соціальна екологія
- •13.4. Роль громадського екологічного руху в екологічній оптимізації виробництва
- •13.5. Екологічна експертиза і екологічні паспорти
- •13.6. Екологічна конверсія в промисловості
- •13.7. Екологічна конверсія в сільському господарстві
- •13.8. Екологізащя енергетики
- •13.9. Програма екологічної конверсії промисловості та сільського господарства україни
- •14.1. Екологія і моральність. Цивілізоване використання природних угідь
- •14.2. Природоохоронні концепції
- •14.3. Охорона генофонду. Червона книга україни
- •14.4. Охорона ценофонду. Зелена книга україни
- •14.5. Охорона екосистем. Національні парки, заповідники, заказники, пам’ятники природи, екологічні стежки
- •14.6. Моніторинг. Методи та форми контролю стану екосистем
- •14.7. Екологічне нормування антропогенних навантажень
- •14.8. Соціально-організаційні та правові основи охорони природи
- •14.9. Економічні критерії в екології
- •Оптимізаційний.
- •14.10. Екологічна політика. Охорона природи на державному і міждержавному рівнях
- •15.1. Екологічні процеси і природокористування як об’єкти математичного моделювання
- •15.2. Метод моделювання в екології
- •15.3 Описова і прогностична цінність екологічних моделей
- •15.4. Основні етапи побудови екологічних математичних моделей
- •15.5. Аналіз часових рядів arima і нейронні мережі як новий підхід до прогнозування
- •Післямова
- •Словник основних понять і термінів екології
- •Монографії з проблем екології
3.3. Потік енергії на земній кулі
Енергія – це загальна кількісна міра руху та взаємодії усіх видів матерії. Відповідно до закону збереження енергії вона не зникає та не виникає з нічого, а тільки переходить з однієї форми в іншу.
На відміну від речовин, які можуть циркулювати по різних блоках екосистем, використовуватись повторно і формувати круговороти, енергія становить собою постійний односпрямований потік. У таких потоках енергія може перетворюватися з однієї форми на іншу доти, док"и не розсіється в космічному просторі у вигляді тепла. Поведінку енергії описують закони термодинаміки. Перший з них (закон збереження енергії) стверджує, що
енергія не може бути створена заново або знищена, вона лише перетворюється з однієї форми на іншу. Другий закон говорить, що при перетвореннях енергії з однієї форми на іншу ніколи не можу бути 100-відсоткового її переходу. Якась частина енергії буде втрачена, розсіяна.
Потік енергії на Землі має три джерела:
а) кінетична енергія обертання Землі та її супутника Місяця як космічних тіл. Вона проявляється в морських припливах, енергія яких недоступна живим організмам, але може використовуватися людиною;
б) енергія земних надр, яка підтримується ядерним розпадом урану та торію. Ця енергія виділяється у формі геотермічного тепла. У вулканічних районах вона використовується для опалення оранжерей та басейнів;
в) сонячна енергія, на базі якої здійснюється життєдіяльність автотрофних організмів.
На Сонці енергія виникає в результаті ядерних перетворень. Головне з них – це перетворення водню в гелій через дейтерій. Променева енергія Сонця (рис. 3.2) проявляється в амплітуді довжини хвиль від 0,3 до 2,0 мкм. Частка ультрафіолетового випромінювання в ній невелика. Воно в основному затримується озоновим екраном планети. Приток енергії до зовнішньої поверхні атмосфери планети від Сонця порівняно постійний – це так звана сонячна постійна, яка дорівнює 1,93 кал/ см2 за 1 хв. Вона відхиляється від середнього значення лише на 0,1-0,2%. Але тривалих спостережень за величиною сонячної постійної поки що не велося, і її багатовікові тенденції не відомі.
А»
Спеціалісти вважають, що протягом останнього мільярду років сонячна постійна не змінювалася.
Всього до Землі доходить 10,5 • 106 кДж/м2 на рік променистої енергії. Але 40% її відразу відбивається у космічний простір, а 15% – поглинається атмосферою: або перетворюється в тепло, або витрачається на випаровування води. В атмосфері сонячну радіацію поглинає здебільшого водяна пара. В океанах цю роль виконує рідина (вода), на суходолі – гірські породи та ґрунт. Велика частина радіації відбивається в атмосферу від поверхні льоду та снігу.
Усю біосферу можна розцінювати як єдине природне утворення, що поглинає енергію з космічного простору та направляє її на внутрішню роботу. У біосфері енергія тільки переходить з однієї форми до іншої та розсіюється у вигляді тепла. Основними перетворювачами енергії в біосфері є живі організми. Вони перетворюють вільну променисту енергію в хімічно зв’язану, яка потім переходить від одних біосферних структур до інших (рис. 3.3). При кожному переході частина енергії перетворюється в тепло та розсіюється в навколишньому просторі. У більш детальному вигляді схема потоку енергії показана на рис. 3.4. Рослини та земна поверхня в середньому поглинають 5- 10вкДж/м2 енергії на рік. Ця величина різна на різних широтах. Ефективність перенесення енергії в живій речовині досить низька. При перенесенні від продуцентів до консументів першого порядку вона складає всього 10%. Перенесення від консументів першого порядку до консументів другого порядку більш ефективне – 20%. Таким чином, бачимо, що травоїдні тварини менш ефективно використовують їжу, ніж м’ясоїдні. Це в багатьох випадках пов’язано з хімічним складом їжі. У рослинах переважає лігнін і целюлоза та є захисні речовини від фітофагів. Завершується потік
енергії на редуцентах, де енергія або ж остаточно розсіюється у вигляді тепла, або акумулюється в мертвій органічній речовині (детрит). Однією з форм тривалого збереження акумульованої енергії є нафта, кам’яне вугілля та торф.
У різних екосистемах, що складають біосферу, потоки енергії своєрідні та відрізняються кількісними показниками, але напрямок та принциповий тип потоку енергії в біосфері однаковий. Для аналізу особливостей потоку енергії корисно розглянути схеми на рис. 3.5, що показують своєрідність потоку енергії в екосистемі лісу, та на рис. 3.6, де показані напрямки потоку енергії в екосистемах луків.