Деньги- это мера стоимости товаров, созданных трудом.

Они являются непосредственным представителем выполненной работы или затраченной полезной энергии. Приравненные к деньгам стоимости товаров приобретают одинаковое выражение и становятся сравнимы между собой.

Потоки денег и энергии взаимосвязаны, но поток денег противо-положен потоку энергии. Зададим численные значения потокам энергии, поступающим на ферму (см. рис. 3.2). Когда продукты питания избыточны, они превращаются в товар. После продажи товара в обратном направлении возникает поток денег (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Потоки энергии и денег на ферме (по Г. Одуму и Е. Одум, 1978)

Глава 3. Энергия в экосистемах

Числа на рис. 3.15 показывают количество единиц энергии, поступающей и выходящей за день в процессе жизни фермы. Каждый поток можно выразить в своих единицах: солнечный свет -в килокалориях, осадки - в сантиметрах, питательные вещества - в килограммах, стоимость машин и топлива - в долларах (или руб­лях), продукцию - в килограммах и т. п. Но использование общей единицы (ккал) позволяет сравнивать разные энергетические потоки.

Деньги можно приблизительно выразить в единицах энергии, и наоборот, поскольку стоимость товаров и услуг тесно связана с количеством затраченной энергии. Соотношение энергии и денег определяется количеством энергии, вложенной в каждый обращающийся рубль. Чем больше энергии затрачено, тем выше реальная стоимость рубля.

В каждый данный момент существует некоторое среднее отноше­ние суммы обращающихся денег к энергетическому потоку. Напри­мер, если в стране объем расходуемых денег ежегодно состав­ляет около 1,4 трлн (10¹²) долларов и за год используется 35-10¹⁵ ккал энергии, то на 1 доллар приходится 25000 ккал. Естественно, это соотношение неодинаково в различных частях энергетической системы, но можно оценить его для системы в среднем. Данное соотношение позволяет показать, например, какое количество энергии необходимо для поддержания деловой активности участвующего в процессе субъекта.

Предположим, что некто зарабатывает и тратит 10 000 дол­ларов в год, т. е. на поддержание жизнедеятельности этого чело­века затрачивается труд, эквивалентный 250 млн ккал/год. Его личный годовой бюджет, затрачиваемый на продукты питания, составит около 1 млн ккал. Разность между этими величинами (249 млн ккал) характеризует работу сельскохозяйственных ма­шин, электростанций, промышленности, транспорта, природы, людей и др., участвующих в его жизнеобеспечении. Совокупная энергия, затрачиваемая на поддержание жизнедеятельности челове­ка, очень велика. Но поскольку значительная часть этой энергии скрыта от человека, он не представляет себе ее в полной мере.

Глава 3. Энергия в экосистемах

Оценка работы природных экосистем в денежном выра­жении - еще не решенная проблема. Деньги участвуют в расчетах только после того, как природные ресурсы превращены челове­ком в товар, работа же природы, создающей ресурсы, при этом не оценивается. На рис. 3.16 показано, что деньги имеют отношение к рыбе только после того, как она поймана.

Рис. 3.16. Потоки энергии (—>) и денег (--->) в водоеме

Деньгами оцениваются только труд человека и затраты по вылову, переработке и продаже рыбы. Работа водоема по произ­водству рыбы обычно не оценивается деньгами. Но общая сто­имость полезной работы водоема, рассчитанная посредством энергетического эквивалента денег, окажется выше стоимости собираемых в нем продуктов. Энергия, затраченная на поддер­жание биомассы растений, животных и рыб в водоеме, очистки и повторного использования воздуха и воды, остается вне денеж­ной системы. Было подсчитано, что если оценить стоимость всей полезной работы водоема, выполняемой в течение года, в уни­версальной «энергетической валюте», а потом перевести в день­ги, то 1 га плодородного водоема стоил бы в десятки раз больше, чем снимаемый с него урожай, превращенный челове­ком в товар.

Глава 3. Энергия в экосистемах

Недостаток любых существующих политико-экономических систем состоит в том, что они оценивают в основном производи­мые человеком товары и услуги и не оценивают не менее необходимые для жизни естественные ресурсы и услуги приро­ды. Деньги, оборачиваясь, оплачивают техническую работу инду­стриально-городских и аграрных систем, но не оплачивают по­ступления благ и услуг из природных экосистем. Большинство экологов и экономистов согласны с тем, что необходимо пре­одолеть разрыв между рыночными и нерыночными ценностями, так как эти категории тесно взаимосвязаны.

Энергетическая теория экосистем позволяет включить «бесплатную» работу природы в разряд экономических ценностей и таким образом вывести экономические систе­мы на уровень экологических.

Мировая экономика в конечном счете зависит от основных природных экосистем - морских, пресноводных, наземных. По мере того как природные ресурсы истощаются, а экосистемы подвергаются стрессовым воздействиям, начинает страдать и ми­ровая экономика: товары и услуги становятся все дефицитнее, их производство все дороже, что приводит к инфляции во всем мире.

Контрольные вопросы и упражнения

1. Приведите примеры действия двух законов термодинамики в экосистемах.

2. Приведите примеры низкоэнтропийных и высокоэнтропий­ных систем; какие из них более жизнестойкие?

3. Почему природные системы могут сохранять упорядоченность?

4. В каких формах и видах существует энергия?

5. Как можно характеризовать качество энергии?

6. Дайте определение эксергии.

7. Чем отличается высококачественная энергия от низкокачест­венной?

Глава 3. Энергия в экосистемах

8. Во сколько раз рабочий потенциал ископаемого топлива больше рабочего потенциала солнечного света?

9. Как превращается энергия в пищевой цепи? Нарисуйте схему.

10. Какие трофические уровни в пищевой цепи занимают проду­центы и консументы первого, второго и третьего порядков?

11. Какие трофические уровни занимает человек?

12. Хищные рыбы в озере используют в пищу мелкую рыбу (69 ккал/м²тод), мальков (29 ккал/м²тод), другие живые организмы (38 ккал/м²год). С экскрементами выделяется 31 ккал/м²тод, на дыхание расходуется 83 ккал/м²год. Какой процент поступившей энергии используется на рыбо­продуктивность?

13. Какую закономерность отражают экологические пирамиды? Чем отличаются пирамиды энергии от пирамид чисел и биомассы?

14. Дайте определения валовой, чистой и вторичной продукции экосистем.

15. В каком виде поступают энергетические дотации в природ­ные и антропогенные экосистемы?

16. Перечислите энергетические типы экосистем.

17. Как оценивается эффективность использования энергии?

18. Какая энергия называется чистой?

19. При каких видах работ целесообразно использовать первич­ную солнечную энергию?

20. Рентабельно ли использовать электроэнергию АЭС для теп­лоснабжения жилых домов?

21. Как взаимосвязаны потоки энергии и денег? Нарисуйте схему.

22. Исходя из средней зарплаты по стране (выразите в долла­рах США), рассчитайте, сколько энергии тратится для обес­печения жизнедеятельности и деловой активности работаю­щего человека в России за год, если 1 доллар эквивалентен 25000 ккал.

Глава 3. Энергия в экосистемах

23. Исходя из средней пенсии по стране (выразите в долларах США), рассчитайте, сколько энергии тратится для поддержа­ния жизнедеятельности пенсионера в России за год.

24. Какой подход позволяет «бесплатную» работу природы оце­нить в денежных единицах?

ГЛАВА 4

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ

Глава 4. Круговорот веществ

4.1. Глобальный Солнечная энергия обеспечивает на Земле круговорот два круговорота веществ: большой, или геоло- веществ гический (абиотический) и малый, или био­логический (биотический).

■ Большой круговорот наиболее четко проявляется в циркуля­ции воздушных масс и воды.

В основе большого геологического круговорота лежит процесс переноса веществ, в основном минеральных соединений, из одного места в другое в масштабе планеты.

Около 30 % падающей на Землю лучистой энергии расхо­дуется на перемещение воздуха, испарение воды, выветривание горных пород, растворение минералов и т. п. Движение воды и ветра, в свою очередь, приводит к эрозии почв и горных пород, транспорту, перераспределению, осаждению и накоп­лению механических и химических осадков на суше и в океа­не. В течение длительного времени образующиеся в море напластования могут возвращаться на поверхность суши, и про­цессы возобновляются. К этим циклам подключаются вулкани­ческая деятельность, землетрясения и движение океанических плит в земной коре.

Круговорот воды, включающий ее переход из жидкого в газообразное и твердое состояния и обратно, - один из главных компонентов абиотической циркуляции веществ. В процессе гид­рологического цикла происходят перераспределение и очистка планетарного запаса воды.

В круговороте воды суммарное испарение компенсируется выпадением осадков. Особенность круговорота в том, что из океана испаряется воды больше - примерно 3,8 геограмма в год (1 геограмм равен 10²⁰ г, или 10^м т), чем возвращается с осадками - около 3,4 геограмма в год. На суше, наоборот, осадков выпадает больше - примерно 1,0 геограмм, а суммар­но испаряется около 0,6 геограмма ежегодно. Поэтому зна­чительная часть осадков, используемых экосистемами суши, в том числе и агроэкосистемами, производящими пищу для чело-

Глава 4. Круговорот веществ

века, состоит из воды, испаряющейся из моря. Излишки воды с суши стекают в озера и реки, а оттуда снова в океан. По существующим оценкам, в пресных водоемах содержится 0,25 геограмма воды, а годовой сток составляет 0,2 геограмма. Часть пресной воды, возвращающейся в виде осадков, замерза­ет в ледниках. Таким образом, время оборота пресных вод составляет примерно один год. Разность между количеством осадков, выпадающих на сушу за год (1,0 геограмм), и стоком (0,2 геограмма) составляет 0,8 геограмма, которые испаряют­ся и поступают в подпочвенные водоносные горизонты. Поверхностный сток частично пополняет резервуары грунтовых вод и сам пополняется от них (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Круговорот воды в биосфере: годовой объем испарения и осадков указан в геограммах

С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относи­тельно сложным, так как к физическому явлению превращения

Глава 4. Круговорот веществ

воды в пар добавился процесс биологического испарения, связан­ный с жизнедеятельностью организмов, - транспирация. Соот­ношение количества воды, выделившейся в результате транспи-рации и испарения, меняется в зависимости от местных условий. В тропическом влажном лесу количество воды, испаряемой расте­ниями, более чем в два раза превышает испарение с той же площади растениями саванны, расположенной на той же широте и высоте. Растительность в целом играет значительную роль в испарении воды, влияя тем самым на климат регионов. Она является также водоохранным и водорегулирующим фактором: смягчает паводки, удерживая влагу в почвах и препятствуя их иссушению и эрозии.

Общие запасы воды на Земле оцениваются приблизительно в 1386 млн км³. Соленая вода составляет около 97,5 % от объема водной массы, на мировой океан приходится 96,5 %. Объем пресных вод, по разным оценкам, составляет 35 - 37 млн км³, или 2,5 - 2,7 % от общих запасов воды на Земле. Большая часть пресных вод (68 - 70 %) сосредоточена в ледниках и снежном покрове.

Энергетика гидрологического цикла представлена в виде двух энергетических путей. Движение вверх (испарение) осуще­ствляется за счет солнечной энергии, часть которой вода погло­щает. При выпадении осадков она отдает энергию озерам, ре­кам, заболоченным землям, другим экосистемам и непосредст­венно человеку, например на ГЭС (рис. 4.2).

Около трети поступающей солнечной энергии затрачивается на движение воды. Это еще один пример «безвозмездной услуги», которую оказывает людям Солнце.

Деятельность человека оказывает огромное влияние на

глобальный круговорот воды. В результате покрытия земной поверхности непроницаемыми материалами, строительства оросительных систем, уплотнения пахотных земель, уничтожения лесов и т. п. сток воды в океан увеличивается и пополнение фонда грунтовых вод сокращается.

Рис. 4.2. Энергетика гидрологического цикла (по Ю. Одуму, 1986)

Во многих сухих областях резервуары подземных вод выкачиваются человеком быстрее, чем заполняются. В засушливых районах США (западная часть Оклахомы, Техас, Канзас), например, подземные горизонты наполнены водой, накопившейся в более влажные геологические периоды, и теперь количество ее не увеличивается. Вода здесь - невозобновляемый ресурс, подобно нефти, и основные ее источники будут исчерпаны через 30 - 40 лет.

Рост объема поверхностного стока, в свою очередь, увеличивает риск наводнений и усиливает эрозию почв.

В России для водоснабжения и орошения земель разведано 3367 месторождений подземных вод, эксплуатационные запасы которых составляют 28,5 км3/год. Степень освоения этих запасов

135
Глава 4. Круговорот веществ

на 1996 г. составляет в РФ не более 33 %, а в эксплуатации находится около 1600 месторождений. Но в результате интенсивного водозабора в эксплуатируемых скважинах в уровен-ной поверхности подземных вод сформировались депрессивные воронки площадью 50 000 км², а снижение уровня в центре воронки - 80 - 130 м (Москва, Брянск, Санкт-Петербург, Курск).

■Малый круговорот. На базе большого геологического круговорота возникает круговорот органических веществ, или малый, биологический (биотический) круговорот. В 1927 г. со­ветский ученый В. Р. Вильямс писал: «Из большого, абиотическо­го, круговорота веществ на земном шаре вырывается ряд элемен­тов, которые, постоянно увлекаемые в новый, малый, по сравне­нию с большим, биологический круговорот, надолго, если не навсегда, вырываются из большого круговорота и вращаются непрерывно расширяющейся спиралью в одномнаправлении в малом, биологическом, круговороте».

Дата добавления: 2015-07-20