Echilibrul energetic al biosferei 1
Echilibrul energetic al biosferei. Modificări în balanța energetică a biosferei, asociate activităților umane
Energia - este o măsură cantitativă comună de mișcare și interacțiune a tuturor tipurilor de materie. Conform legii de conservare a energiei, aceasta nu dispare și nu apare din nimic, ci doar convertit la o formă la alta. Fluxul de energie de pe pământ are trei surse:
energia cinetică de rotație a Pământului și satelitul său luna ca un corpuri cerești. Ea se manifestă în energia mareelor, care nu este disponibilă pentru organismele vii, dar pot fi folosite de către om;
energia interiorului Pământului, care este susținută de dezintegrare nucleară de uraniu și toriu. Această energie este eliberată sub formă de căldură geotermale. În regiunile vulcanice, este utilizat pentru sere de încălzire și bazine;
energia solară, pe baza cărora capacitatea de a trăi în organisme autotrofe.
Pe energia solara este produs de reacții nucleare. Cel principal - este transformarea hidrogenului în heliu de deuteriu. Energia radiantă a soarelui se manifestă în amplitudinea de lungimi de undă de la 0,3 la 2,0 microni. Proporția de radiații UV este mic. Acesta este filtrat în principal de lumea de ozon ecran. Afluxul de energie pe suprafața exterioară a atmosferei planetei de la soare este relativ constant - așa numita constantă solară egală cu 1,93 cal / cm2 timp de 1 min. Se abate de la valoarea medie a tuturor doar cu 0,1-0,2%. Dar observațiile făcute pe termen lung ale constantei solare în mărime până când a fost realizat și tendințele sale vechi de secole nu sunt cunoscute.
Conform datelor neoficiale, experții cred că constanta solara nu sa schimbat în ultimii miliarde de ani. Pentru Pământ vine 10,5x10e kJ / m2 pe an de energie radiantă. Dar 40% n reflecta direct în spațiu, iar 15% absorbită de atmosferă: este transformată în căldură, sau consumat în evaporarea apei. Atmosfera în principal vaporii de apă radiații solare de absorbție. Ferestrele acestui rol este realizată de lichid (apă), teren - roca și solul. Cea mai mare parte a radiației este reflectată în atmosferă de la suprafața gheții și a zăpezii (Fig. 7.2).
Toate biosferă poate fi privit ca o formațiune naturală, absoarbe energia din spațiul exterior și direcționează către funcționarea internă. În biosferă, energia este convertită numai dintr-o formă în alta, și este disipată sub formă de căldură.
Principalele convertoare de energie din biosferă, adică organismele vii. Ele transformă energia radiantă liberă legat chimic, care apoi trece de la una la celelalte structuri ale biosferei (Fig. 7.3).
La fiecare tranziție de energie este transformată în căldură și se pierde în spațiul din jur. Plantele și suprafața pământului pe an, în medie, absorb 5h106 kJ / m2 de energie. Această valoare este diferită la diferite latitudini. Eficiența transferului de energie în materie de viață este destul de scăzută. La transferul de la producători la consuments prima comanda este de numai 10%, iar atunci când transferul de la consuments consuments prima comanda la o a doua ordine - 20%.
Astfel, este clar că ierbivore utilizare mai puțin eficientă a alimentelor decât carnivore. În multe cazuri, acest lucru se datorează compoziției chimice a produselor alimentare. La plante, dominată de lignină și celuloză și au substanțe protectoare de la ierbivore. Capetele fluxului de energie pe decomposers unde energia sau în final disipate sub formă de căldură, sau se acumulează în materia organică moartă (detritus). O formă de depozitare pe termen lung de energie stocată este petrol, cărbune și turbă.
Fluxul de energie solară care intră în biosferă, ciclu biochimic acționează. Așa cum este indicat, spre deosebire de ciclurile de apă și alte substanțe, fluxul de energie este într-o singură direcție. Dacă fluxul solar incident, are o direcție radială (verticală), suplimentară calea sa are, de preferință, un caracter orizontal (lateral).
Închidere potențial energetic marcat cu flux lateral a masei de aer (vânt), care pătrund în lemn sau de luncă fitocenozele desface trunchiurilor și tulpinile lamina rasshevelivaet sau flori, pentru a ridica și transporta semințele răcite mediu vegetativ încălzit, transformare prin aceasta în continuare energie mecanică excitat la termic sau chimic. nămeți laterale contribuie la acumularea de umiditate în tufarisuri și marginile ecosistemelor forestiere, apoi ridica energia proceselor biochimice. Lateral fluxului mareelor promovează bicicleta rapidă a nutrienților minerali și mișcării de alimentare a deșeurilor. Omenirea a învățat să utilizeze puterea suplimentară a naturii, crearea unei tehnologii moderne de energie regenerabilă.
fluxurile de energie radiale și laterale pot să apară ca rezultat al activităților umane. Mai presus de toate, acest flux radial al chimice, metalurgice, întreprinderile miniere și puterea termică, indura atmosfera o cantitate mare de emisii toxice.
Ele au în continuare curenții de aer laterale (adesea transcontinentale) transportate pe distanțe lungi, iar fluxurile radiale din nou coboară la suprafața pământului. Aceste fluxuri de energie mecanică este energie chimică pentru transport, care se manifestă în procesele biologice specifice terestre și a ecosistemelor acvatice.
marile orașe și centre industriale sunt surse puternice de căldură fluxuri laterale care se mișcă de la miezul orașului și suburbiile sale. Adesea, împreună cu fluxuri de căldură sunt deplasate lateral poluanți, în special a emisiilor de automobile, precum și de praf. În orașele mari, există o disipare a căldurii (entropie), ceea ce conduce la kserofilizatsii aerului atmosferic și a solului și alcalinizare (alcalinizarea) a solurilor urbane. Aceste fluxuri laterale de energie termică și poluante polyutantami se schimbă flora și fauna ale peisajului natural, creând o nouă chestiune de viață urban, care este încă puțin înțeleasă. energie Anthropogenous (mecanice, termice, chimice) pot fi concentrate în unele ecosisteme naturale, creșterea performanțelor acestora (agroecosisteme), sau, în cazul în care includerea incompetent a acestei energii într-un flux natural, duce la degradarea lor.
Având în vedere faptul că energia - numitorul comun și forța motrice inițială a tuturor ecosistemelor - ambele proiectate de om și natură, Yu Odum (1986) propune adoptarea de energie ca bază pentru clasificarea „primară“ a ecosistemelor. Astfel, nivelul de aportul energetic în ecosistemul în care sunt împărțite în patru grupe:
• natural, care este condus de soare;
• natural, care este condus de soare și a altor resurse naturale;
• mutarea Soare și subvenționate de către om;
• combustibil urbane și industriale (din minerale minat sau alte surse nucleare organice).