Екологія: біологія взаємодії. III-16. (доповнення) ККД екосистем і енергетичні субсидії

III-16. (Доповнення) ККД екосистем і енергетичні субсидії

Важливим показником, що відбиває досконалість різноманітних технічних пристроїв, є їх ККД — коефіцієнт корисної дії, відношення перетвореної енергії до витраченої. Згідно з першим законом термодинаміки, ККД не може перевищувати 100%, а згідно з другим — не може навіть досягти рівня 100% (у природи не можна виграти, з нею навіть не можна зіграти внічию).

Ми звикли думати, що природні системи досконаліші від штучних. Однак якщо ми оцінимо ККД екосистеми, він здасться нам жахливо малим. Ми говорили, що на чисту первинну продукцію рослин перетворюється близько 0,1% падаючого на поверхню Землі сонячного випромінювання. Чи означає це, що ККД екосистем становить близько однієї десятої відсотка і технічні пристрої виявляються набагато ефективнішими?

Звичайно, ні: коли йдеться про техніку, при розрахунку ККД не беруться до уваги ні витрати на підтримку пристрою в робочому стані, ні, тим більш, витрати на його виробництво. Вираховуючи ККД двигуна, ми вважаємо цілком зрозумілим те, що десь існує технік, який підтримує цей двигун у робочому стані, і колись існував слюсар, який цей двигун зробив. Витрати на устаткування, техніка та слюсаря ми просто не беремо до уваги. Технічні системи зберігаються коштом м'язової та паливної енергії. На відміну від технічних пристроїв, природні біосистеми самі себе відтворюють і підтримують.

Втім, і екосистемам можна допомогти витратами енергії «з боку». Щоб бур'яни не задавили пшеницю на пшеничному полі, людина докладає додаткові витрати енергії. У примітивному сільському господарстві ця енергія може бути м'язовою (наприклад, витрати на прополювання), а в сучасному — потреби в енергії забезпечуються в основному завдяки використанню викопного палива. Це коштом викопного палива виробляються добрива та пестициди, рухаються полем трактори та комбайни, подається вода... Йдеться про енергетичні субсидії — енергію, що отримана з додаткового джерела, яка зменшує витрати на самопідтримку екосистеми та збільшує частку енергії, що переходить в продукцію. Найчастіше ми можемо зіткнутися з енергетичними субсидіями у штучних екосистемах, наприклад, на полях. Втім, існують і природні субсидовані екосистеми, наприклад, порослі густою рослинністю мілководдя у тропіках (такі мілководдя називають маршами). Висока продуктивність цих систем пов'язана, крім усього іншого, з тим, що енергія припливів і відпливів перемішує в них середовище, підносить біогени та забезпечує нормальний газообмін.

Відповідно до сказаного, можна виділити 4 різних типи екосистем. Несубсидовані природні, субсидовані природні та субсидовані штучні існують головним чином або винятково завдяки енергії Сонця, а промислово-міські існують коштом енергії викопного палива.

Сорти, до яких переходить інтенсивне сільське господарство, вимагають великих енергетичних субсидій. Полювання за насіннєвим матеріалом, використовуваним в інтенсивній культурі передових країн для використання на власних присадибних ділянках, субсидованих м'язовою енергією, — не краще рішення. Втім, надмірне субсидіювання також може бути шкідливим: будь-яка субсидія при перевищенні певної межі стає стресовим впливом.