Енергетика природних екосистем

Єдиним джерелом енергії, яка підтримує життя в біосфері нашої планети, є сонячна радіація. Чим більше надходить на Землю сонячної енергії, тим інтенсивніший перебіг життєвих процесів за сталості інших екологічних факторів. Близько 99 % сонячної енергії припадає на випромінювання з довжиною хвиль 0,2-4 мкм. Майже половина цієї енергії-це хвилі видимого спектра (0,38-0,77 мкм), друга частина – хвилі ультрафіолетової та інфрачервоної ділянок спектра.

Понад 30 % сонячного випромінювання, яке досягає верхньої межі стратосфери, відбивається в космічний простір хмарами, 8 % – пилом повітря (див. схему на с. 56).

Понад 10 % усієї енергії поглинається водяною парою, озоном та іншими газами. Лише 52 % сонячної енергії досягає поверхні Землі, з якої близько 10 % відбивається (рис. 4.7). Отже, тільки приблизно 40 % сонячної енергії надходить до екосистем, з яких близько 25 % використовують рослини для здійснення фотосинтезу.

Хлорофіл поглинає сонячну енергію з довжиною хвиль 0,4-0,5 мкм і 0,61-0,69 мкм, які знаходяться відповідно в голубій і червоній частинах спектра. І тільки 10 % енергії, отриманої рослинами, трансформується в біомасу. Таким чином, коефіцієнт корисної дії фотосинтезу дуже низький і знаходиться в межах 0,1-1,6%.

Енергія, яку споживають рослини, становить у середньому 1 % сонячної радіації, яка надходить на земну поверхню. Тільки невелике число рослин використовують до 3 % енергії. Отже, рушійною силою розвитку живої речовини в будь-якій екосистемі є різниця в кількості енергії, яка надходила в систему і яка розсіялася нею в навколишнє середовище (А. К. Запольський).

Відповідно до закону однонапрямленості потоку енергії, енергія, яку одержує екосистема і яка засвоюється продуцентами, розсіюється або разом з їхньою біомасою незворотно передається консументами першого, другого, третього та інших порядків, а потім редуцентам, що супроводжується втратою певної кількості енергії на кожному трофічному рівні в результаті процесів, які супроводжують дихання.