Важность леса в формировании биосферы - Экологические проблемы лесов и лесопользования
Обзор литературных данных и логические построения автора показывают, что в жизненном цикле отдельного дерева и их совокупности количество кислорода, которое выделяется их живой массой за счет фотосинтеза, точно соответствует количеству кислорода, которое потребляется растением на дыхание при жизни и на его гниение после смерти.
При полном уничтожении лесов планеты концентрация кислорода, в соответствии с представленными расчетами автора, снизится на 0,001%.
Кислород атмосферы - необходимое условие сохранения многих форм жизни на Земле, в частности человечества. Вместе с тем все возрастающие потоки топлива, вовлекаемые в процесс сжигания (нефть, газ, уголь, др.), повышают алармистские настроения определенной части населения планеты, подогреваемые эмоциональными публикациями средств массовой информации и некоторых специализированных изданий. Известна, например, точка зрения, согласно которой расход кислорода на порядок выше, чем его приход, составляя соответственно 1,16-1010 и 1,55-109 т/год. Реймерс Н. Ф. Природопользование: Слов.-справ. - М.: Мысль, 1990. - С.421
По мнению многих, тенденция снижения количества кислорода в атмосфере тем более опасна, что развивается на фоне сокращения лесистости планеты. Изначально она составляла 75% ее поверхности, однако в настоящее время упала до менее чем 27%. Особенно быстро уменьшается площадь тропических лесов, равная 0,95 млрд га, или 56% общей лесной площади. Из них ежегодно вырубается 11 млн, а восстанавливается только 1 млн га.
На этом основании делается вывод, что человечество ухудшает условия своего существования, так как растительность, и прежде всего громадная масса лесов, - мощный источник выработки кислорода по реакции фотосинтеза:
6 СО2 + 6 Н2О + 2822 кДж 6 С6Н12О6 + 6 О2 - хлорофиллсвет.
Поскольку положительная роль лесов в выработке О2 обычно не подвергается сомнению, то полагают при этом, что необходимы меры по стимулированию международным сообществом тех стран, на территории которых находятся "легкие" планеты. Одно из них - тропические леса бассейна р. Амазонки (Бразилия), другое - необозримые леса России, прежде всего сибирские. Количество статей на тему "Россия - легкие планеты" перечислить невозможно. Укажем лишь на две последние в одном из номеров журнала, претендующего на лидерство в экологии и природопользовании:
"Россия, на территории которой находятся большие лесные массивы, где диоксид углерода превращается в углерод клетчатки растений и свободный кислород, должна иметь льготные квоты на сокращение выбросов СО2" Крейнин Е. В. Парниковый эффект: причины, прогнозы, рекомендации // Экология и промышленность России. - 2005. - Июль. - С. 18-23.; "представляется целесообразным, чтобы страны-производители кислорода получали за него плату и использовали эти средства на содержание лесных массивов" Абрамсон Н. Г., Бернштейн Л. Г. Глобальные экологические проблемы тепловой электроэнергетики и цементного производства // Экология и промышленность России. - 2005. - Июль. - С. 29-31..
Отмечается, что в рамках ООН рассматриваются предложения "малолесных" стран (Германия и др.) по сохранению и увеличению российских лесов в интересах всей планеты. А относительно тропических лесов подобное соглашение принято в начале 90-х гг. Развитые северные страны обязались выплачивать развивающимся африканским странам своеобразную премию в 10 долларов за каждую тонну углекислого газа, переработанную в кислород. И такие выплаты начаты в 1996 г. Гарин В. М., Кленова И. А., Колесников В. И. Экология для технических вузов. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2001. - 384 с. "Подсчитано, - продолжает В. М.Гарин с соавторами, - что один гектар леса за час поглощает около 8 л углекислого газа (такой же объем его выделяется при дыхании двухсот человек за то же время)"
Вместе с тем столь широко распространенные алармистские ожидания не находят подтверждения в данных фундаментальной науки.
Так, не обоснованы опасения о возможном уменьшении количества атмосферного кислорода вследствие увеличения сжигания ископаемого углерода. Подсчитано, что единовременное использование всех доступных человечеству залежей угля, нефти и природного газа уменьшит среднее содержание кислорода в воздухе с 20,95 до 20,80%. Сравнение с наиболее точными анализами 1910 г. показывает, что, в пределах погрешности измерения, изменения содержания кислорода в атмосфере к 1980 г. не произошло. Рамад Ф. Основы прикладной экологии: Пер. с фр. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - С.82
Исчезновение кислорода в гидросфере даже при сбросе в нее большинства современных отходов также не грозит опасностью. Из расчетов Брокера следует, что при десятимиллиардном населении планеты (примерно в 1,7 раза больше, чем сейчас) ежегодный сброс в море по 100 кг сухих органических отходов в расчете на каждого жителя (значительно выше нынешней нормы) потребует порядка 2500 лет для израсходования всего запаса кислорода гидросферы. Это больше, чем продолжительность его возобновления.
Брокер заключает, что содержание О2 в атмосфере не ограничено в сравнении с человеческими потребностями в нем и что почти аналогичная картина наблюдается для гидросферы. Он пишет: "если существованию человеческого рода будет серьезно грозить опасность загрязнения окружающей среды, то он скорее погибнет по какой-либо другой причине, чем из-за недостатка кислорода" (цит. по Рамад Ф. Основы прикладной экологии: Пер. с фр. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 544 с.).
Роль лесов в облагораживании атмосферы (поглощение СО2 и выработка кислорода) также не столь однозначна, как представляется алармистам. Распространение эмоциональных точек зрения является следствием непрофессиональной оценки влияния лесных массивов на состояние окружающей среды. Отметим особенности проблемы, обычно в таких случаях намеренно или осознанно не замечаемые.
Да, действительно, реакция фотосинтеза бесспорна. Но бесспорна и обратная ей реакция, проявляющая себя в процессе дыхания живых организмов и при гниении (окислении) мортмассы (почвенное дыхание). Поэтому в настоящее время в природе существует устойчивое равновесие между количеством кислорода, образующегося в процессе фотосинтеза и поглощаемого при дыхании живых организмов и почвенном (гниении)
После гибели растения при гниении мортмассы весьма сложная структура органики превращается в простые соединения типа CO2, H2O, N2 и др. Источником окисления мортмассы является кислород, выработанный сверх необходимого для дыхания растений. На этой же стадии высвобождается и поступает в окружающую среду СО2, ранее связанный при фотосинтезе. Иными словами, после гибели организма весь его углерод вновь окисляется, связывая количество кислорода, являющееся разницей между его массой, выделенной при фотосинтезе и использованной на дыхание растений при их жизни.
Свободный кислород фотосинтеза, как отмечает С. И.Розанов, может накапливаться в атмосфере только при условии, что часть возникающего органического вещества не разлагается вновь, а откладывается, изолируется от взаимодействия с кислородом. Пример этого - огромные запасы ископаемых органических веществ - угля, жидких и газообразных углеводородов, накапливавшихся в осадочных породах в течение более чем 2 млрд лет [6]. Наблюдаемый при этом прирост содержания кислорода в атмосфере составляет пятнадцатимиллионную часть его количества. Однако и ее нельзя однозначно рассматривать как итог изоляции части мортмассы от контакта с кислородом. Более того. Фотосинтез растений - следствие, а не причина появления кислорода в атмосфере. Последний возник раньше, чем фо-тосинтез [7]. И хотя источники нефотосинтезированного кислорода еще недостаточно точно установлены современной наукой, однако некоторые из них вполне реальны. В частности, кислород мог выделяться из горных пород при формировании кристаллического ядра Земли. Кислород в молекулярной форме образуется также при диссоциации молекул воды и озона в верхних слоях атмосферы под воздействием ультрафиолетовой радиации.
Изложенные соображения позволяют выделить три, в общем, известных периода в развитии и гибели лесов и проявить их роль в балансе О2 и СО2 окружающей среды.
Первый период. Рост массы древесной растительности в экосистеме. Количества кислорода и связанной СО2 возрастают пропорционально приросту массы лесных насаждений. При этом попытки увеличить массу последних дают только кратковременный результат, так как поверхность суши ограничена. В итоге леса переходят во второй период.
Второй период. Постоянная масса лесов в экосистеме. Приход и расход кислорода и диоксида углерода в прямом и обратном процессах фотосинтеза равны. В этом случае лесные насаждения не оказывают влияния на кислородный баланс планеты.
Третий период. Снижение массы лесов, например при вырубке. Остающаяся часть спелых лесов находится по-прежнему во втором периоде. Лесоматериалы, вброшенные в народное хозяйство, гниют или сжигаются, отдавая в окружающую среду СО2 процесса фотосинтеза и потребляя при этом избыточный кислород первого периода.
Таким образом, непрерывное воспроизведение первого, второго и третьего периодов приводит к нулевому балансу выделившегося в лесной зоне кислорода и поглощенного ею диоксида углерода.
Изложенное позволяет точнее оценить значение амазонских и сибирских лесов в облагораживании атмосферы кислородом. Известно, что площадь амазонских лесов в результате неконтролируемых выработок снижается (третий период), масса сибирской тайги находится во втором периоде, так как такой тенденции не обнаруживается [8].
Отсюда следует, что высказывания о лесах Амазонки и Сибири как "легких" планеты - не более, чем звучные фразы. Претензии на льготы для стран, имеющих такие "легкие", не имеют объективных оснований.
Более того. В познавательном плане интересно то изменение содержания кислорода в атмосфере, которое состоится, если "легкие" планеты исчезнут, т. е. леса, например, будут истреблены человечеством.
Очевидно, что кислород потребуется на превращение мортмассы лесов в исходные продукты фотосинтеза (СО2, Н2О). Для оценки его количества примем следующие исходные данные:
- -количество кислорода в атмосфере 5,16-1021 г, его объемное содержание в ней 21%; -объем древесины в лесах России 81 млрд м3, или 22% мировых запасов. Последние при средней плотности древесины 0,6 т/м3 равны 220 млрд т; -древесина на 100% представлена целлюлозой (С6Н5О5)n с содержанием угле-рода 46%, близкой к ней по составу гемицеллюлозой, а также лигнином с большей (61-64%), чем у целлюлозы, долей углерода.
Примем среднее содержание углерода в древесине равным 50%. Это отвечает соотношению масс целлюлозы и лигнина и составляет около 110 млрд т углерода в лесах планеты. Тогда, в соответствии с реакцией обратного фотосинтеза, на окисление этой массы углерода потребуется 294 млрд т кислорода (2,94-1017 г). По отношению к массе кислорода атмосферы это составит 2,94-1017/5,16-1021, или 0,57-10-4. Снижение содержания кислорода атмосферы в таком случае равно 21-0,57-10-4 %, или около 0,001%.
Можно полагать, что сокращения содержания кислорода в атмосфере на 0,001% не заметят и самые ревностные сторонники сохранения лесов как "генераторов" кислорода.
Однако, несмотря на несущественную роль лесов в биосферном балансе кислорода, их влияние на человека через ряд других экологических факторов, бесспорно, позитивно. Лесные массивы снижают пыле-, газо - и шумозагрязнение окружающей среды. Они, как и другая растительность, выделяют фитонциды - биологически активные, в том числе газообразные, вещества, убивающие микроорганизмы. Это оздоровляет окружающую среду. Леса увеличивают декоративное разнообразие форм, красок и фактуры окружающего нас мира. Они просто красивы и могучи. Их изведение существенно снизит биоразнообразие Земли, т. е. подорвет основополагающий принцип концепции устойчивого развития - альфы и омеги современной цивилизации.
Размышления о роли леса - это размышления о соразмерности Красоты и Рациональности в грядущей эпохе Ноосферы.
Похожие статьи
-
В этой главе рассмотрим последствия негативного влияния человека на окружающую среду: на атмосферу, гидросферу, почвы, растительный и животный мир....
-
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОСФЕРЫ - Состояние окружающей среды
Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в...
-
Биопродуктивность экосистем - Уровни организации живой материи. Экологические проблемы биосферы
Скорость, с которой продуценты экосистемы фиксируют солнечную энергию в химических связях синтезируемого органического вещества, определяет...
-
Структура биосферы Биосфера включает в себя: живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе...
-
Рациональное природопользование - единственный выход из ситуации. Общая задача рационального управления природными ресурсами состоит в нахождении...
-
Экологические проблемы современности - Философия защиты окружающей среды
Экологические проблемы современности по своим масштабам условно могут быть разделены на локальные, региональные и глобальные и требуют для своего решения...
-
Масса атмосферы нашей планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако роль ее в природных процессах биосферы огромна: она определяет...
-
В. И.Вернадский считал, что термин биосфера в биологии был впервые применен Ж. Б.Ламарком. В 1875 г в геологии его обосновал Э. Зюсс. Основоположником...
-
Биологические, в том числе пищевые, ресурсы планеты обуславливают возможности жизни человека на Земле, а минеральные и энергетические служат основой...
-
Эволюция биосферы - Уровни организации живой материи. Экологические проблемы биосферы
Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой, составляя целостную, сложно организованную систему, развивающуюся по своим внутренним законам...
-
Общая задача рационального управления природными ресурсами состоит в нахождении наилучших или оптимальных способов эксплуатации естественных и...
-
Нейтральные отношения - Уровни организации живой материи. Экологические проблемы биосферы
Антропогенный биосфера охрана природа Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которых обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга....
-
Уровни организации живой материи - Уровни организации живой материи. Экологические проблемы биосферы
Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Это точно...
-
Методы решения экологической катастрофы - Экологические проблемы лесов и лесопользования
Основными задачами охраны леса являются его рациональное использование и восстановление. Все большее значение приобретают мероприятия по охране леса...
-
Экологические проблемы лесных зон - Экологические проблемы лесных зон
Лесная зона есть у каждого государства. Без лесов не обходится ни один уголок планеты. Лесная зона находится там, где тепло и влажно. Окружающая среда...
-
Загрязнение почвы Охрана почв от человека является одной из важнейших задач человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или...
-
Пути решения экологических проблем - Экологические проблемы Украины
Анализ динамики экологического состояния Украины показал, что за последние пять лет экологический кризис продолжает развиваться, разрастается, охватывая...
-
Экологическая проблема - Глобальные проблемы экологии
В последние годы слово "экология" приобрело исключительную популярность. Научные достижения XX века создали иллюзию почти полной управляемости, однако...
-
Биосфера вернадский экологический среда Среди организаций, работающих на правительственном уровне, главной является Программа ООН по окружающей среде...
-
Природоохранные проблемы не знают национальных границ. Через границы государств перебрасываются с воздушными массами десятки тысяч тонн загрязняющих...
-
Популяцией называют группу особей одного вида, обладающих способностью свободно скрещиваться и неограниченно долго поддерживать свое существование в...
-
Формирование экологической обстановки в Крыму связано с характером природопользования, которое является итогом взаимодействия природных условий,...
-
Введение, Общее понятие - биосферы - Проблемы загрязнения биосферы и ее экологическое значение
Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала...
-
Современные предпосылки формирования экологической политики в Крыму - Экологические проблемы Крыма
В настоящее время в Крыму имеется ряд обстоятельств, препятствующих или затрудняющих решение экологических проблем. 1. Идет период первоначального...
-
Пределы устойчивости - Уровни организации живой материи. Экологические проблемы биосферы
Большинство процессов, меняющих в течение геологического времени лик нашей планеты, рассматривали ранее как чисто физические, химические или физические...
-
Вода - самое распространенное неорганическое соединение на планете; вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном...
-
Комплексный характер экологической проблемы - Экологический кризис
Отдельные регионы планеты, находящиеся на разных ступенях экономического развития, испытывают различные трудности: для развивающихся стран -- это...
-
Незамкнутость техногенного круговорота приводит к загрязнению природной среды, в том числе почвы, различными химическими веществами: тяжелыми металлами,...
-
Пути выхода из экологического кризиса - Экологические проблемы современного мира
Выход из глобального экологического кризиса - важнейшая научная и практическая проблема современности. Над ее решением работают тысячи ученых, политиков,...
-
Проблемы правового регулирования осуществления экологических экспертиз - Экологическая экспертиза
На конференции ООН 2004 г. в Рио-де-Жанейро прозвучал вывод о том, что нынешняя рыночно-потребительская модель, действующая в ряде стран, стремительно...
-
Влияние транспорта на окружающую среду - Экологические проблемы Московской области
К одной из самых "больных" проблем города Москвы я бы отнес прежде всего экологическую. Причин ее чрезвычайно много и они сплетены в единый тугой узел, в...
-
Основные особенности экологических проблем России - Современные экологические проблемы РФ
Охарактеризуем основные кризисные направления развития экологической ситуации в России. Хозяйственная деятельность человека. Человечество является частью...
-
Влияние монопрофильных городских систем на экосистему - Экологические проблемы моногорода
Взаимодействие монопрофильных городских систем и экосистемы идет по пути постоянного отрицательного влияния на экосистему со стороны города. В...
-
Проблема радиоактивного загрязнения возникла в 1945 году после взрыва атомных бомб, сброшенных на японские города Хиросиму и Нагасаки. Испытания ядерного...
-
Экологические проблемы атмосферы - Проблемы экологии биосферы
Атмосферный воздух как компонент окружающей природной среды играет первостепенную роль в жизни каждого человека, становлении и развитии биосферы,...
-
Заключение, Литература - Экологические проблемы лесов и лесопользования
На сегодняшний день, очень сложно удовлетворить растущий спрос не за счет резкого увеличения вырубки, а путем более полного использования древесины....
-
Круговороты вещества и энергии - Уровни организации живой материи. Экологические проблемы биосферы
Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой,...
-
Мировая экологическая катастрофа лесохозяйства - Экологические проблемы лесов и лесопользования
Состояние лесов в мире нельзя признать благополучным. Леса интенсивно вырубаются и далеко не всегда восстанавливаются. Ежегодный объем рубок составляет...
-
Современное состояние природной среды Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом...
-
Основу возникновения и существования биоценозов представляют отношения организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и тот же...
Важность леса в формировании биосферы - Экологические проблемы лесов и лесопользования