Физика окружающей среды. А. П. Рыженков. Читать онлайн. Newlib. NEWLIB.NET

Автор: А. П. Рыженков
Издательство: Прометей
Серия:
Жанр произведения: Биология
Год издания: 2018
isbn: 978-5-906879-78-3
Скачать книгу
если рассматривать ее как отношение чистой первичной продукции (реальный прирост массы растений – Р1) к энергии фотосинтетической радиации – Wф. При таком расчете получается, что эффективность:

      ηф = Р1/Wф ≤ 0,05

      Это очень важная величина, показывающая принципиальное ограничение повышения урожайности. Однако, тот факт, что для многих видов сельскохозяйственного производства у нас этот коэффициент на порядок ниже, дает уверенность в возможности решения продовольственной программы без увеличения площадей.

      Как видно из сказанного, энергетика фотосинтеза довольно проста. Однако ситуация чрезвычайно усложняется при переходе к анализу энергетики экосистем, состоящих из трофических цепей разной сложности.

      Трудность состоит в том, что первичная энергия на входе в биосистему идет не только на производство биомассы. Часть ее расходуется на дополнительные процессы, такие, как дыхание, транспирация (испарение при дыхании), экскреция. На дыхание уходит 1/3 первичной энергии Wф. Для анализа энергетики трофических цепей вводят две величины продуктивность (валовая продукция) и продукция (чистая продукция – биомасса). Можно бы упростить задачу, отбросив дополнительные потери энергии. Но при этом можно потерять некоторые и даже многие звенья трофических цепей, например, множество насекомых и микроорганизмов.

      Таким образом, исследовать продуктивность – значит определить распределение энергии по звеньям трофической цепи. Определить продукцию – значит оценить реально произведенную био массу, т. е. центнеры с гектара, суточный привес животных и т. п.

      Связь между количеством произведенной биомассы Р1 и испаренной растениями влагой описывается линейной зависимостью:

      kсР1 = KcαтρE,

      где кс, – коэффициент транспирации, т. е. количество влаги, испаренной с 1 га, αт – доля транспирации в полном испарении с единицы площади, Кс – калорийность сухой органической массы, Е – скорость испарения в мм/год, ρE – количество влаги, испаренной с единицы площади. Среднее значение ρE равно 400, это значит, что для синтеза 1 т растений требуется 400 т воды.

      Полезно сравнить эту вели чину с потребностью воды для искусственного синтеза: для лав сана требуется – 4200 тонн воды при синтезе 1 тонны, для капрона – 5600 тонн! (См. таблицу 4)

      Можно только восхищаться совершенством «технологии» при роды. Коэффициент αт зависит от характера поверхности, для обработанной почвы 0,4, для необработанной – 0,9. Учитывая, что доля обработанной суши равна примерно 2/3 всей, получим для среднего значения:

      αт = (2/3) 0,4 + (1/3) 0,9 = 0,55.

      Тогда количество произведенной биомассы (чистый продукт) на суше, на площади S и Кс = 19 1013 Дж:

      Р = SP1 = KcαтSρE/кс = 6 ×1013 Вт.

      Распределение материи в трофической цепи удобно определять в Вт. Эта величина достаточно хорошо совпадает с экспериментально определенной. Теперь необходимо учесть долю энергии, расходуемой на транспирацию:

      ηт = αт Lв ρE/ Wф

      где Lв = 25,7 103 Дж/г – скрытая теплота испарения воды.

      Связь