Вопрос №5. Продуктивность экосистем.

Одно из важнейших свойств организмов, их популяций и экосистем в целом - способность создавать органическое вещество, которое называют продукцией. Образование продукции в единицу времени (час, сутки, год) на единице площади (метры квадратные, гектар) или объема (в водных экосистемах) характеризует продуктивность экосистем. Продукция и продуктивность могут определяться для экосистем в целом или для отдельных групп организмов (растений, животных, микроорганизмов) или видов.

Продукцию растений называют первичной, а животных - вторичной. Наряду с продукцией различают биомассу организма, групп организмов или экосистем в целом. Под ней понимают всю живую органическую массу, которая содержится в экосистеме или ее элементах вне зависимости от того, за какой период она образовалась и накопилась. Биомасса и продукция (продуктивность) обычно выражаются через абсолютно сухой вес.

Нетрудно понять, что величина биомассы экосистем или их звеньев во многом зависит не столько от их продуктивности, сколько от продолжительности жизни организмов и экосистем в целом. Например, большая биомасса характерна для лесных экосистем: в тропических лесах она достигает 800-1000 т/га, в лесах умеренной зоны -300-400 т/га, а в травянистых сообществах обычно не выходит за пределы 3-5 т/га. В то же время лесные и травянистые (например, луговые) экосистемы в сходных условиях существования по продуктивности могут мало различаться или различаются в сторону большей продуктивности как лесных, так и травянистых сообществ.

За год фотосинтезирующими организмами Земли создается около 170 млрд т живого вещества. За этот же период времени приблизительно такое же количество биоорганики разрушается, превращаясь в углекислый газ и воду. Часть синтезированной органики “уходит в геологию”, поэтому баланс продукции и распада неточен. Похоже, что на протяжении всего периода существования жизни на Земле синтез органики преобладал над распадом. Если учесть непрерывное поступление углекислого газа во время извержения вулканов, то частичное захоронение органики способствует стабилизации количества вещества, вовлеченного в круговорот жизни. Однако геологические исследования свидетельствуют о том, что, несмотря на деятельность вулканов, содержание углекислого газа в атмосфере постоянно уменьшалось, а содержание кислорода возрастало.

Особенно большое преобладание синтеза над распадом отмечалось примерно 300 млн лет назад. Именно в этот период образовались залежи горючих ископаемых, за счет которых существует современная человеческая цивилизация. За последние 60 млн лет установилось достаточно стабильное равновесие в соотношении углекислого газа и кислорода в атмосфере. Это равновесие не лишено флуктуаций, вызванных колебанием вулканической активности, солнечной активности, внутренними процессами в биосфере и т.п. С колебаниями состава атмосферы, по-видимому, тесно связаны периоды похолодания и потепления на земле, которые напрямую зависят от парникового эффекта (как известно, парниковый эффект возникает благодаря присутствию в атмосфере углекислого газа, метана и т.п.).

Своеобразная уникальность нашего времени состоит в наличии процессов высвобождения накопленной за миллионы лет солнечной энергии, а также углерода, серы и других элементов, возникающих при сжигании органического топлива. Это происходит на фоне постепенного уменьшения синтеза биоорганики, вызванного обеднением биосферы. Количество углекислого газа в атмосфере неуклонно растет и на нас надвигается новое, уже антропогенное потепление.

Задача. Сырзавод сбрасывает сточные воды в количестве 400 м³/сутки с предельно допустимым БПК_Пдс = 40 мг/л. Норматив пла­тежей за сброс 1 т загрязняющего вещества, не превышающий предель­но допустимый сброс, составляет 146 р., за превышение предельно допустимого сброса – 774 р./т. Определить платежи предприятия за квартал, если в этот период из-за неработающей системы очистки БПКполн составлял 100 мг/л.

Расчет ущерба окружающей среде проводится по формуле:

У =m₁∙n∙С_ПДС + m₂∙n∙Сппс,

где У – экологический ущерб (штраф предприятия), р.;

m₁ – масса загрязняющего вещества при предельно допустимом сбросе (ПДС), т;

m₂ – масса загрязняющего вещества при превышении предельно допустимого сброса (ППС), т;

n – количество дней работы завода;

Спдс – нормативные платежи за 1т загрязненийпри ПДС;

Сппс – нормативные платежи за 1т загрязнений при ППС.

Решение.

Приведем все данные к единой системе измерений:

БПК_Пдс = 40 мг/л = 40×10^-9 т/л;

БПКполн = 100 мг/л = 100×10^-9 т/л;

Vст.вод = 400 м³/сутки = 4×10⁵ л/сутки;

n = 90 суток (квартал).

m_{1 =} БПК_Пдс × Vст.вод = 40×10^-9× 4×10⁵ = 160×10^-4 т;

m_{2 =} (БПКполн - БПК_Пдс) × Vст.вод = (100×10^-9- 40×10^-9) × 4×10⁵ = 320×10^-4 т;

У = 160×10^-4 × 90 × 146 + 320×10^-4 × 90 × 774 = 2440 руб.

Штраф предприятия равен экологическому ущербу, умноженному на коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния окружающей среды (см. табл. 2.1). Из таблицы видно, что для бассейна реки Кубань коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния окружающей среды (К) равен 2. Поэтому:

Ш = К × У = 2 × 2440 = 4880 рублей.

Ответ: при данном объеме сброса сточных вод сырзавода предприятие за квартал будет оплачивать 4880 рублей.