Потоки енергії й енергетична класифікація екосистем (частина 2)

Великі міста та індустріальні центри є потужними джерелами латеральних теплових потоків, які переміщуються від ядра міста до його околиць. Часто разом з тепловими потоками переміщуються латералями полютанти, здебільшого автотранспортні викиди, а також пил. У великих містах спостерігається розсіювання теплової енергії (ентропія), яка веде до ксерофілізації атмосферного і ґрунтового повітря та алкалізації (олужнення) міських ґрунтів. Ці латеральні теплові та полютанто-забруднюючі потоки енергії змінюють рослинний і тваринний світ природних ландшафтів, створюють нову живу речовину міст, яка поки що слабо вивчена.
Антропогенна енергія (механічна, теплова, хімічна) може концентруватися в окремих природних екосистемах, підвищуючи їх продуктивність (агроекосистеми) або ж, при невмілому включенні цієї енергії в природний потік, призводити до їхньої деградації.
Враховуючи, що енергія – спільний знаменник і вихідна рушійна сила всіх екосистем як сконструйованих людиною, так і природних, Ю.Одум (1985) пропонує прийняти енергію за основу для "первинної" класифікації екосистем (табл. 7.8).

Таблиця 7.8 Класифікація екосистем за джерелами і рівнем надходження енергії

Отже, за рівнем надходження енергії в екосистеми їх поділяють на чотири групи:
1. Природні, якими рухає Сонце, несубсидовані.
2. Природні, якими рухає Сонце та інші природні джерела.
3. Урухомлені Сонцем і субсидовані людиною.
4. Індустріально-міські, які утримуються паливом (добутим із корисних копалин, іншими органічними або ядерними).

Наведені Ю.Одумом приклади пояснюють особливості функціонування цих систем, які можна було б віднести за ієрархічним рангом до біогеоценотичних комплексів і навіть біомів. У параметри біологічної системи не вкладається індустріально-міська екосистема, яка є однією із різновидів соціально-економічних систем. Якщо взяти до уваги біогеоценотичний рівень, то з урахуванням класифікації гемеробності екосистем, розглянутої в розділі 5, агемеробному стану відповідає перший і другий типи, олігогемеробиому, мезогемеробиому і еугемеробному – третій тип, метагемеробному сумісно з еугемеробиам і полігемеробним – четвертий тип екосистем. Енергетична різниця за станом гемеробії біогеоценозів також розглянута в розділі 5.
Зупинимося лише на індустріально-міській екосистемі, яку Ю.Одум в одній роботі називає "вінцем" досягнень людства, в іншій – його "пухлиною". Тут, – наголошує вчений, – висококонцентрована потенційна енергія палива не просто доповнює, а заміняє сонячну енергію. При сучасних методах ведення міського господарства сонячна енергія у самому місті не лише не використовується, а стає надто коштовною перешкодою, оскільки вона нагріває бетон і сприяє утворенню смогу. їжу, продукт систем, які рухає Сонце, можна вважати зовнішньою їдальнею міста, оскільки переважну частину продуктів ввозять із зовні. Міста в міру зростання цін на паливо, напевно, стануть більше цікавитися використанням сонячної енергії. Можливо, виникне новий тип екосистеми міста, якою буде рухати Сонце із допоміжною енергією палива.

Таблиця 7.9. Щільність споживання енергії, прямо пов'язаної із використанням палива людиною

Однак дотепер щільно заселені індустріально-міські екосистеми, як зазначає автор, споживають колосальну кількість енергії (табл. 7.9): принаймні на два-три порядки більше того потоку енергії, який підтримує життя в природних або напівприродних екосистемах, урухомлених Сонцем. Це пояснюється великою щільністю заселення одиниці площі в крупних містах, яка дає змогу їх мешканцям одержувати висококонцентровану енергію палива: 1 га високорозвинутого урухомленого паливом середовища споживає на рік близько 2,2 млрд ккал (2,2·109) або й більше.
Порівнюючи ці величини зі сонячною енергією, яка досягає поверхні Землі, бачимо, що залежно від широти вона коливається в межах 1-2·106 ккал·м-2·рік-1.
Розхід енергії можна визначити з перерахунку на душу населення. Наприклад, в 1970 р. в США було спожито 17,4·1015 ккал енергії палива (в тому числі і того, що витрачено на виробництво електроенергії). Поділимо, зауважує Ю.Одум, цю кількість на 200 млн чоловік і одержимо близько 87 млн ккал на людину в рік. Людина ж споживає всього щорічно 1 млн ккал енергії їжі. Отже, на домашнє господарство, промисловість, торгівлю, транспорт та інші види діяльності людини у США використовується у 86 разів більше енергії, ніж вимагають фізіологічні потреби людини. Слід зауважити, що у слаборозвинутих країнах споживання паливної енергії на душу населення значно нижче: в Індії, наприклад, в 50, а в Пакистані в 100 разів менше, ніж у США. В таких країнах ще величезну роль відіграє м'язова енергія людей і тварин.