Чем чревата культивация водорослей?

Это может радикально улучшить
ситуацию с СО2 и затем — с потеплением?

Может ли культивация водорослей обеспечить человечество биотопливом, заменяющим ископаемое топливо, и очистить атмосферу от накопления СО2 и других загрязнений?

1. В естественных экосистемах, не нарушенных человеком, поддерживается постоянная, оптимальная для жизни окружающая среда. В отсутствие возмущений естественной биоты поддерживается постоянное значение концентрации СО2 в атмосфере (разное в разные геологические периоды). При избытке СО2 в атмосфере последний перекачивается в органическую биомассу. При недостатке СО2 сокращаются запасы биомассы. Это возможно потому, что запасы органического углерода в биомассе суши и неорганического в атмосфере совпадают по порядку величины, составляя около 103 ГтС (1 Гт = 109 тонн). Биомасса океана (масса всех живых организмов, включая водоросли) в двести раз меньше биомассы суши и атмосферного запаса углерода.

Потоки синтеза и разложения органического углерода в ненарушенной биосфере совпадают с очень высокой точностью и имеют порядок 100 ГтС/год. То есть, растения синтезируют биомассу, а остальные организмы разлагают (поедают) ее со скоростью, практически равной скорости синтеза.

Продуктивность — скорость образования биомассы на единицу земной поверхности — ограничена постоянным потоком солнечной энергии и коэффициентом полезного действия, характеризующим преобразование солнечной энергии в энергию биомассы. Разложение (поедание) органического углерода (бактериями и грибами-плесенью) может происходить практически с любой скоростью. Поэтому увеличение концентрации СО2 в атмосфере до необходимого уровня происходит практически мгновенно. А накопление органического углерода в биомассе может происходить со скоростью продукции (при занулении разложения). При нулевом разложении глобальная биота с продукцией 100 ГтС/год могла бы поглотить весь СО2 в атмосфере, имеющий массу 103 ГтC, за 10 лет, а наблюдаемый с начала индустриальной эры 30%-ный прирост концентрации СО2 — за три года. Этого не происходит потому, что на суше нарушено 60% биоты, а ненарушенные части океана не справляются с выбросами СО2 от ископаемого топлива и не могут компенсировать неправильное функционирование нарушенной части суши. Однако главное нарушение происходит в водном режиме суши и океанов за счет сведения лесов. И первое, что начнет делать восстанавливающаяся биота, — это «чинить» водный режим суши, а не решать проблему СО2 в атмосфере. (Бессмысленно ремонтировать пол, пока протекает крыша).

2. Реки и озера составляют 2% территории территории суши, возделываемые поля (пашня) — 10%. Из 100 ГтС/год общей продукции биосферы 60 ГтС/год — это продукция экосистем суши, 40 ГтС/год — продукция океана. Энергопотребление человечества (в основном, потребление ископаемого топлива) эквивалентно 15 ГтС/год (1 кг С живой биомассы в год примерно равен 1 Ватт); продукция пашни составляет 6 ГтС/год.

При культивации водорослей на всех реках и озерах (т.е., при полном уничтожении всех водных ресурсов человечества) может быть получена дополнительная продукция порядка 1 ГтС/год, что в шесть раз меньше продукции пашни и в 15 раз меньше энергопотребления человечества.

Продукция океана ниже продукции суши, хотя площадь поверхности океана в три раза больше, чем суши, поэтому продуктивность океана меньше, чем суши. Чтобы культивация водорослей в океане давала величину энергопотребления человечества, необходимо было бы культивировать водоросли на 15/40 ~ 0,4 части всего океана. То есть, надо было бы собирать продукцию «тины» на 40% площади поверхности океана, практически полностью разрушив, таким образом, биотическую регуляцию во всей биосфере. Это приведет к полной дестабилизации климата Земли.

3. Рост продукции водорослей и быстрое увеличение их биомассы может происходить только в так называемые периоды цветения, когда еще не достигнуто сплошное покрытие акватории водорослями. После достижения сплошного покрытия продукция водорослей достигает максимума и больше не увеличивается. Удвоение биомассы ни за какие фиксированные периоды времени при этом происходить не может, нарастание биомассы при постоянной продуктивности не является экспоненциальным процессом. На суше сплошной покров растительности существует во всех естественных экосистемах, и продуктивность остается постоянной.

4. За индустриальную эру в атмосфере накопилось более 200 ГтС «лишнего» углерода. Биомасса живых организмов в океане составляет около 3 ГтС. Поэтому, чтобы «складировать» атмосферный углерод в водорослях, нужно было бы увеличить биомассу всего океана почти в сто раз.

Если же биомасса культивируемых водорослей используется человеком в качестве биотоплива, то весь содержащийся в ней углерод и аккумулированные вещества выбрасываются обратно в окружающую среду: углерод в виде СО2, аккумулированные вещества в виде загрязнений, которые могут быть более вредны, чем первичные.

Резюме. Культивация водорослей в глобальном масштабе привела бы к полному разрушению биосферы и потере устойчивости окружающей среды и климата Земли. Локальная культивация водорослей никакой роли ни в бюджете энергии человечества, ни в глобальном круговороте углерода играть не может.

Дополнительная литература:

Горшков В.Г. (1995) Физические и экологические основы устойчивости жизни. М.: ВИНИТИ. Глава 1. Экологическая устойчивость жизни на Земле.

Горшков В.Г., Макарьева А.М. (2002) Холодно или жарко? О биотической регуляции и перспективах сохранения жизни. http://www.bioticregulation.ru

Горшков В.Г., Макарьева А.М. (2006) Природа наблюдаемой устойчивости климата Земли. Геоэкология, №3 (2006), 483-495.

Реклама

One response to “Чем чревата культивация водорослей?

  1. Вот здесь интересная статья про влияние фитопланктона на облака:
    http://www.membrana.ru/particle/10824
    Если верить авторам исследования, то культивация именно этого фитопланктона увеличит облачный покров и снизит глобальное потепление.
    И ещё одна статья там же на тему близкую к «лесному насосу»:
    http://www.membrana.ru/particle/12352

Комментировать

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s