Потік енергії через біосферу
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.
Выше мы видели, что растения улавливают энергию Солнца в форме видимых лучей и переводят ее в результате фотосинтетических процессов в энергию химических связей, затем она переходит в теплоту и излучается через поверхность тела животных в мировое пространство в форме инфракрасных лучей. Получается поток энергии через биосферу. Как видно, с момента прихода в биосферу она испытывает целый ряд превращений. Этот процесс называется трансформацией энергии в биосфере. Энергия именно протекает через биосферу, а не совершает в ней круговорот. Вещество же в отличие от энергии совершает в биосфере непрерывный круговорот. Запомним этот важнейший момент. Только непрерывное поступление энергии Солнца на Землю обеспечивает нормальное функционирование биосферы.
Авторы книги «Рассказы о биосфере» П. П. Второв и Н. Н. Дроздов иллюстрируют роль потока энергии в круговороте веществ очень простым и наглядным примером. Объясняя роль энергии и круговорота веществ в жизненных процессах биосферы, они сравнивают их с водяным колесом и потоком воды. Колесо символизирует запасы вещества в биосфере: оно непрерывно крутится, оставаясь на месте и не изменяясь. То же самое происходит и с веществом биосферы: не изменяясь количественно, оно находится в состоянии непрерывного круговорота. Но колесо само по себе не будет вращаться, необходим постоянный поток воды. Вода, раз совершив работу, уходит и повторно не возвращается к колесу. Стоит прекратиться потоку воды — остановится и колесо. Поток энергии через биосферу играет точно такую же роль. Он «крутит колесо» круговорота веществ и обеспечивает тем самым существование и развитие биосферы. Стоит прекратиться потоку энергии — встанет и «колесо жизни» биосферы.
Количество поступающей энергии на разных широтах из-за шарообразности Земли неодинаково. Оно максимально в низких широтах и минимально в высоких. В субтропических и тропических поясах ежегодно поверхность Земли получает 220 ккал/см2, или 924 кДж/см2, тепла, а в полярных районах — около 70 ккал/см2, или 294 кДж/см2. Из этого количества только 0,5 % энергии запасается растительностью суши в вице чистой первичной продукции. Вот эти-то 0,5 % аккумулированной энергии и обеспечивают существование жизни на Земле, в том числе и нас с вами. Растительный покров — это огромный аккумулятор, который бесперебойно снабжает все организмы, живущие на Земле, энергией. А каким образом передается эта энергия в биосфере, мы видели, когда рассматривали пищевые цепи. Выше уже было отмечено, что в природе не может быть слишком длинных пищевых цепей. Почему же? Оказывается, слишком длинные пищевые цепи невыгодны о энергетической точки зрения. Поскольку только 10 % энергии, полученной со съеденной пищей, используется по «прямому назначению», т. е. идет на синтез органических веществ в теле животного, то количество передаваемой энергии стремительно сокращается при переходе от низших звеньев цепи к высшим:
Таким образом, животное, находящееся в конце цепи, включающей пять звеньев, получит только 0,0001 часть энергии, аккумулированной растениями, и для поддержания его нормальной жизнедеятельности потребуется затратить громадное количество биомассы растений. Вот это и делает невозможным существование в природе экосистем с очень длинными пищевыми цепями.