Расчет компонент техноценоза

Техноценозом называют совокупность функционирующих на одной территории всех без исключения объектов техники и естественных биогеоценозов, важнейшими из которых являются лесные.

Воздействие хозяйственной деятельности и лесных насаждений на окружающую среду и, прежде всего, на атмосферу диаметрально противоположно. Объекты техники представляют собой дополнительный гетеротрофный компонент в общей экосистеме, в результате их функционирования органическое вещество (прежде всего топливо органического происхождения) минерализуется путем сжигания. При этом потребляется кислород и выделяется углекислый газ (CO₂) и другие вредные примеси. В лесных экосистемах потоки углекислого газа и кислорода имеют противоположное направление: кислород выделяется, а углекислый газ поглощается. В обобщенном виде потоки углекислого газа (CO₂) в техноценозах представлены на нижеследующей схеме.

СО2

Искусств. часть.

Естеств. часть

О2

О2

О2

 

Рис.6.1. Обобщенная схема функционирования техноценоза

 

Из схемы на рис. 6.1 видно, что если в техноценозе основные газовые потоки не сбалансированы, то такой техноценоз представляет опасность для биосферы Земли. В результате его функционирования будет происходить изменение газового состава атмосферы со всеми вытекающими отсюда глобальными последствиями, включая парниковый эффект. Наоборот, если основные потоки веществ сбалансированы, то такой техноценоз может существовать длительное время, без разрушения окружающей среды или каких-либо других неблагоприятных последствий. Таким образом, очевидно, что в составе техноценоза две его составные части (объекты техники и естественные экосистемы) должны находиться в известном закономерном количественном соотношении друг с другом для того, чтобы обеспечивать его стабильное 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.

Процесс расчета компонент техноценоза основан на обобщённом уравнении фотосинтеза (6.1):

 

CO₂+H₂O = (1/6)C₆H₁₂O₆+O₂                               (6.1)

 

Подробно процесс фотосинтеза был описан в работе №3. На основании уравнений 3.2 может быть рассчитана масса органического вещества, которая должна быть создана в процессе фотосинтеза в естественной части техноценоза для обеспечения газового баланса в нем (6.2, 6.3):

 

	(6.2)
	(6.3)

 

где:

 - суммарное количество выделяемого в искусственной части антропогенного СО₂

– суммарное количество поглощаемого в искусственной части антропогенного кислорода О₂

 

Из двух полученных величин массы органического вещества, синтез которых обеспечивает балансы углекислого газа и кислорода в техноценозе, для дальнейшего анализа нужно выбрать наибольшую, как обеспечивающую оба газовых баланса одновременно (6.4):

 

                               (6.4)

 

т.е. для дальнейших расчетов необходимо взять большую из двух рассчитанных масс органического вещества.

Для дальнейшего анализа необходимо пересчитать величины абсолютно сухой массы вещества древесины, обеспечивающей баланс в техноценозе, в ее объем:

 

(6.5)

 

где Р– базисная плотность вещества древесины соответствующей породы.

На основе величины V (м³) и среднего годового прироста органического вещества на 1 гектаре – В (м³/га в год) рассчитывается необходимая для баланса в техноценозе площадь естественной части:

 

(6.6)

                                                                      

Показателем степени урбанизации рассматриваемой территории является коэффициент урбанизации:

 

(6.7)

           

Коэффициент урбанизации показывает число гектаров естественных экосистем, необходимых для компенсации антропогенного влияния на биосферу 1 гектара рассматриваемой городской территории. Рассмотренная методика оказывается весьма полезной при определении общего уровня экологической безопасности с точки зрения поддержания газового баланса в атмосфере в масштабах того или иного региона.

 

Контрольное задание

Рассчитать параметры сбалансированного техноценоза (площадь естественной части, объем органического вещества, коэффициент урбанизации) при следующих исходных данных (табл. 6.1):

Таблица 6.1

Исходные данные для расчета параметров сбалансированного техноценоза

№	млн.т	млн.т	SГорода тыс. га	Р т/м3	Состав орг. вещества, %			В м3/га год
					С	Н	О
1	30	35	90	0,36	50,5	6,2	43,1	6,2
2	50	60	150	0,4	49,6	6,4	43,8	6,0
3	45	50	70	0,5	50,6	6,2	42,1	4,7
4	25	28	73	0,36	50,5	6,2	43,1	8,2
5	40	43	50	0,4	49,6	6,4	43,8	7,2
6	60	60	60	0,5	50,6	6,2	42,1	6,3
7	35	40	115	0,5	50,6	6,2	42,1	6,3
8	65	68	82	0,4	49,6	6,4	43,8	7,2
9	72	76	91	0,36	50,5	6,2	43,1	6,2
10	74	78	86	0,4	49,6	6,4	43,8	7,2

 

Занятие 7