Техноценозом в дальнейшем будем называть совокупность функционирую- щих на одной территории всех без исключения объектов техники и естественных биогеоценозов, важнейшими из которых являются лесные.
Воздействие хозяйственной деятельности и лесов на окружающую среду и,
прежде всего, на атмосферу диаметрально противоположно. Объекты техники представляют собой как бы дополнительный гетеротрофный компонент в общей
экосистеме, в результате их функционирования органическое вещество (прежде всего топливо органического происхождения) минерализуется-сжигается, при
этом потребляется кислород и выделяется углекислый газ и другие вредные при- меси. В лесных экосистемах потоки углекислого газа и кислорода имеют проти- воположное направление: кислород выделяется, а углекислый газ поглощается. В обобщенном виде потоки CO2 в техноценозах представлены на нижеследующей схеме (рис.1).
Из схемы ясно, что если в техноценозе основные газовые потоки не сбалан- сированы, то такой техноценоз представляет опасность для биосферы Земли. В результате его функционирования будет происходить изменение газового состава атмосферы со всеми вытекающими отсюда глобальными последствиями, вклю- чая парниковый эффект. Наоборот, если основные потоки веществ сбалансирова- ны, то такой техноценоз может существовать вечно, без разрушения окружающей среды или каких-либо других неблагоприятных последствий. Таким образом, мы видим, что в составе техноценоза две его составные части (объекты техники и ес- тественные экосистемы) должны находиться в известном закономерном количе- ственном соотношении друг с другом для того, чтобы обеспечивать его стабиль- ное существование. Процессы синтеза органического вещества в техноценозах должны быть достаточны по мощности, чтобы поглотить весь выделившийся при сжигании топлива антропогенный углекислый газ и произвести необходимое количество кислорода.
Естеств.
часть
О2
СО2
Искусств.
часть.
О2 О2
Рис. 1.
Масса органического вещества, которая должна быть создана для такого ба-
ланса, может быть рассчитана по следующим формулам:
M ов. (CO2) = ∑MCO2/0,44X M ов. (O2) = ∑MO2/0,32U
где
X и U - коэффициенты уравнения фотосинтеза для различных видов древесных растений с разным элементным составом;
∑Мсо2 и
∑MO2 – суммарныеколичествавыделяемогоантропогенногоСО2 ипоглощаемого
О2 соответственно.
%C
X = y = % H
12 1 Z =
% O
u=x + y/4 – z/2
Таблица 3.1
Элементный состав древесины основных лесообразующих пород,
процент абсолютно сухого веса и базисная плотность.
Порода %C %H %O Базисная плотность- p, т/м3.
Ель 50,5 6,2 43,1 0,36
Сосна 49,6 6,4 43,8 0,40
Береза 50,6 6,2 42,1 0,50
В первом приближении, учитывая тот факт, что лесные экосистемы являются самыми продуктивными можно при расчете размеров естественных компонент техноценозов взять за основу прирост древесины основных лесообразующих по- род. В пользу такого выбора можно привести еще и следующий аргумент: в при- росте древесных растений СО2 связывается надолго в отличие от некоторых дру- гих фракций растительности, например, ассимиляционных органов. Для газового баланса экосистемы за определенный интервал времени представляют интерес только те фракции продукции органического вещества растительности, которые существуют дольше данного интервала времени. Иными словами, для наших це- лей важен чистый прирост массы органического вещества экосистемы. В услови- ях лесных экосистем его значительную часть составляет прирост древесины до- минирующих пород.
Из двух величин массы вещества древесины, синтез которых обеспечивает балансы углекислоты и кислорода в техноценозе, для дальнейшего анализа нужно выбрать наибольшую, как обеспечивающую оба газовых баланса одно- временно:
М орг. вещ-ва = max из M ов. (CO2) и M ов. (O2), т.е. необходимо взять большее из двух.
Для дальнейшего анализа необходимо пересчитать величины абсолютно сухой массы вещества древесины, обеспечивающей баланс в техноценозе, в ее объем:
V = М орг. вещ-ва / р
где p – базисная плотность вещества древесины соответствующей породы (cм. выше).
На основе величины V (м3) и среднего годового прироста древесины на 1 гек-
таре – В (м3/га в год) рассчитывается необходимая для баланса в техноценозе площадь лесов:
S = V/B
Показателем степени урбанизации рассматриваемой территории является коэф-
фициент урбанизации:
Курб = S/Sгорода
Этот коэффициент показывает число гектаров леса, необходимых для компенса- ции антропогенного влияния на биосферу 1 гектара рассматриваемой городской территории.
Контрольное задание
Рассчитать параметры сбалансированного техноценоза (площадь леса, объем органического вещества, коэффициент урбанизации) при следующих исходных данных:
№ ΣМСО2 млн.т ΣМО2 млн.т S города,
тыс. га
Древ. порода Прирост, м3
1 30 35 90 Ель 6,2
2 50 60 150 Сосна 6,0
3 45 50 70 Береза 4,7
4 25 28 73 Ель 8,2
5 40 43 50 Сосна 7,2
6 60 60 60 Береза 6,3