Первоисточником энергии для экосистем служит Солнце.
Поток энергии по данным Т.А. Акимовой, В.В. Хаскина (1994), посылаемый солнцем к планете Земля, превышает 20 млн ЭДж в год. Из-за шарообразности земли к
границе всей атмосферы подходит только четверть этого потока. Из нее около 70% отражается, поглощается атмосферой, излучается
в виде длинноволнового инфракрасного излучения. Падающая на поверхность Земли
солнечная радиация составляет 1,54 млн.
ЭДж в год. Это огромное количество энергии в
5000 раз превышает всю энергетику человечества конца XX столетия и в
5,5 раза — энергию всех доступных
ресурсов ископаемого топлива органического происхождения, накопленных в
течение, как минимум, 100 млн. лет.
Поток солнечной энергии на Земле и ее трансформации
показаны на рис. 12.6.
Рис. 12.6. Поток солнечной энергии на Земле и ее
трансформации
(по Т. А. Акимовой, В. В. Хаскину, 1994)
Примечание: энергия
выражена в ЭДж/год. 1 ЭДж = 1018
Дж; горизонтальное сечение потока энергии —
логарифмическое. На каждом из этапов трансформации большая часть энергии
теряется
Большая часть солнечной энергии, достигающей
поверхности планеты, превращается непосредственно в тепло, нагревая воду или
почву, от которых в свою очередь нагревается воздух. Это тепло служит движущей
силой круговорота воды, воздушных потоков и океанических течений, определяющих
погоду, постепенно отдается в космическое пространство, где и теряется.
Для определения места экосистем в этом природном
потоке энергии важно представлять, что как бы протяженны и сложны онинибыли, ими используется лишь небольшая его часть. Отсюда следует один из
основных принципов функционирования экосистем: они существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной
солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.
Дадим более детально каждую из перечисленных характеристик солнечной энергии.
1.Избыток.
Растения используют около 0,5% ее
количества, достигающею Земли. Если бы люди существовали только за счет
солнечной энергии, то они бы использовали еще меньшую ее часть. Следовательно,
ее поступающего на землю количества достаточно для удовлетворения потребностей
человечества, а так как солнечная энергия в конце концов превращается в тепло,
то увеличение ее использования не должно оказывать влияния на динамику
биосферы.
2.Чистота.
Солнечная энергия — «чистая», хотя
ядерные реакции, идущие в недрах Солнца и служащие источником ею энергии, и
сопровождаются радиоактивным загрязнением, все оно остается в 150 млн км от Земли. В этом ее отличие от
энергии, получаемой путем сжигания ископаемого топлива или на атомных
электростанциях.
3.Постоянство.
Солнечная энергия всегда будет доступна в одинаковом, безграничном количестве.
4.Вечность
Ученые считают, что Солнце через несколько миллиардов лет погаснет. Однако для
нас это не имеет практического значения, так как люди, по современным данным,
существуют только около 3 млн лет. Это
всего 0,3% миллиарда. Отсюда, если даже
через 1 млрд лет жизнь на Земле станет невозможной,
у человечества в запасе еще 99,7% этого
срока, или каждые 100 лет он будет
уменьшаться всего на 0',00001 %.