Личный кабинет

Terra incognita современной экологии.

Хорошо ли мы представляем глобальные экологические механимзы?
Валерий Чернухин ( Пользователь )
Так получилось, что многие ключевые вещи в науке экология я узнал лишь спустя годы после окончания университета.
Нет, и в школе, и в университете мы изучали экологию. Какие-то представления сформировались. Однако позднее обнаружились такие вещи, которые с одной стороны оказались важнейшими для понимания экологических закономерностей, а с другой - почему-то не рассматривались ни в школе, ни в вузе. Об этих пробелах и пойдёт речь.
Чтобы понять, что это за области, попробуйте ответить на вопросы:
- Какая часть биомассы сосредоточена в литосфере платформенного и океанического типа (проще под землёй)?
- До какой глубины в литосфере Земли простирается жизнь?
- Какая самая молодая нефть известна?
- Мы все учим, что основным поставщиком энергии для биосферы является Солнце. Энергия Солнца трансформируется с помощью фотосинтеза. А знаете ли вы, какая часть органического вещества образуется при хемосинтезе в литосфере Земли?
- Сколько видов организмов ежедневно вымирает?
- Сколько видов организмов всего существует на Земле?
Без вулканической деятельности функционирование биосферы оказывается невозможной. Биосфера будет обречена. Поэтому последний важнейший вопрос, ответ на который, на мой взгляд должен даваться в школе:
- Какова роль вулканической деятельности в функционировании биосферы?


Нужно ли спорить, что поставленные вопросы являются одними из самых важных в глобальной экологии? Однако многие ли способны хотя бы приблизительно дать на них ответы?
Валерий Столов ( Пользователь )
Интересная тема. Валерий, я только не понял: Вы задаёте эти вопросы, просто чтобы протестироваь читателей или же ответы на них и Вам тоже неизвестны?
Валерий Чернухин ( Пользователь )
Цитата (Валерий Столов, 16.08.2011, 07:59) <{POST_SNAPBACK}>
Интересная тема. Валерий, я только не понял: Вы задаёте эти вопросы, просто чтобы протестироваnь читателей или же ответы на них и Вам тоже неизвестны?

Ответы на большинство вопросов мне известны лишь в той или иной степени. И они будут опубликованы в моём блоге. Моя цель - заставить задуматься - а так ли мы хорошо знаем экологию, которая одно время была так популярна в школьном образовании. Оказывается, что на многие, казалось бы ключевые вопросы не так просто ответить.
Для меня самых трудных вопроса два - как возобновляется нефть, и сколько на самом деле организмов вымирает ежедневно.
Существуют серьёзные работы, показывающие, что до 90% нефти образуются абиогенным путём, и что возраст самой молодой нефти - 50 лет. Вопрос дискуссионный и непростой. Возможно, что нашей стране выгодно мнение, что нефть скоро кончится. Можно вспомнить начало 90-х, когда УЖЕ предсказывали, что нефть кончится через 20 лет. Спустя 20 лет тоже самое. А данные о запасах нефти засекречены. Прямо как наша недавняя история.

А вот ответы на другие вопросы хотя бы приблизительно я мог бы дать.
Сколько под землёй биомассы - трудно сказать. По крайней мере порядок величины тот же, что и для наземной биомассы. С продуктивностью похуже. В континентальной литосфере бактериальные (и не только - встречаются и круглые черви) биоценозы достоверно простираются до глубины 6820 м), хотя возможная глубина проникновения этой биосферы - до 10 км. В океанической - до 2-3 км. На большой глубине есть плёнка сгущения жизни - организмы питаются абиогенным водородом как источником энергии и углекислотой и молекулярным азотом, как строительным материалом.
Выше водородно-углекислого слоя идёт слой накопления углеводородов. Он также находится в динамическом равновесии - углеводороды распадаются с определённой скоростью, хотя иногда могут накапливаться в виде нефти и газа. Выше - слой окисления углеводородов. Три основных слоя - такова современная грубая схема организации подземной биосферы.
От 10% от продуктивности фотосинтеза и выше. А ведь в школьных учебниках до сих пор бактерий относят исключительно к редуцентам, но не продуцентам органики. Это в корне не так.

А вулканы - это отдельная песня. Роль вулканической деятельности для функционирования подземной биосферы бесспорна. Кроме того, без вулканов запасы фосфора быстро бы истощились (они вымываются и исчезают безвозвратно).
Но, что немаловажно, вымывается углекислый газ. Без вулканов наша планет просто бы замёрзла без парникового эффекта углекислого газа, как замёрз когда-то Марс - его масса почти в 9 раз меньше земной и вулканическая деятельность прекратилась давно. Между прочим, наше Солнце раньше светило не так ярко, но система "вымывание углекислоты" - "регенерация вулканами" является буферной и в некоторой степени саморегулирующейся. Меньше светит Солнце - меньше вымывается углекислоты - больше углекислоты накапливается в атмосфере - сильнее парниковый эффект.
Это - очень кратко.
Наверно есть смысл подумать, коль уж в школе так много говорят об экологическом образовании.
Валерий Столов ( Пользователь )
Очень интересно. Вы, конечно, правы: общие разговоры об экологии распространены гораздо больше, чем практические знания на сей счёт. надеюсь, что Вы здесь сможете и в дальнейшем приводить интересные факты на эту тему.

Цитата (Валерий Чернухин, 16.08.2011, 11:35) <{POST_SNAPBACK}>
Для меня самых трудных вопроса два - как возобновляется нефть, и сколько на самом деле организмов вымирает ежедневно.
Существуют серьёзные работы, показывающие, что до 90% нефти образуются абиогенным путём, и что возраст самой молодой нефти - 50 лет. Вопрос дискуссионный и непростой. Возможно, что нашей стране выгодно мнение, что нефть скоро кончится. Можно вспомнить начало 90-х, когда УЖЕ предсказывали, что нефть кончится через 20 лет. Спустя 20 лет тоже самое. А данные о запасах нефти засекречены. Прямо как наша недавняя история.



Да, вокруг запасов нефти очень много спекуляций. Хотя, наверное, это ближе к географии, нежели к биологии. Но сама тема энергоресурсов - архиинтересная!
Артемий Шмелёв ( Пользователь )
Цитата (Валерий Чернухин, 16.08.2011, 11:35) <{POST_SNAPBACK}>
Оказывается, что на многие, казалось бы ключевые вопросы не так просто ответить.
Для меня самых трудных вопроса два - как возобновляется нефть, и сколько на самом деле организмов вымирает ежедневно.


Я бы сказал, что Вы перечислили только трудные вопросы, поскольку прямо измерить интересующие Вас величины нельзя.

Цитата (Валерий Чернухин, 16.08.2011, 11:35) <{POST_SNAPBACK}>
Существуют серьёзные работы, показывающие, что до 90% нефти образуются абиогенным путём, и что возраст самой молодой нефти - 50 лет. Вопрос дискуссионный и непростой. Возможно, что нашей стране выгодно мнение, что нефть скоро кончится. Можно вспомнить начало 90-х, когда УЖЕ предсказывали, что нефть кончится через 20 лет. Спустя 20 лет тоже самое. А данные о запасах нефти засекречены. Прямо как наша недавняя история.


С точки зрения энергетики нефть уже кончилась. Сейчас основное топливо — газ. Нефть, как и уголь, используется как сырьё, а не как источник энергии. А для промышленности нефти хватит. В некотором роде можно найти аналогию с гужевым транспортом: в качестве основного транспортного средства сейчас лошадь никто не рассматривает, хотя в начале, и даже в середине XIX века были прогнозы, что уже к началу XX века крупные города будут завалены навозом...

Цитата (Валерий Чернухин, 16.08.2011, 11:35) <{POST_SNAPBACK}>
Но, что немаловажно, вымывается углекислый газ. Без вулканов наша планет просто бы замёрзла без парникового эффекта углекислого газа, как замёрз когда-то Марс - его масса почти в 9 раз меньше земной и вулканическая деятельность прекратилась давно.


Может быть дело в том, что Марс просто быстрее остыл из-за теплообмена, ведь площадь пропорциональна квадрату радиуса, в то время как объём — кубу...
Валерий Чернухин ( Пользователь )
Цитата (ArtSh, 16.08.2011, 19:24) <{POST_SNAPBACK}>
Может быть дело в том, что Марс просто быстрее остыл из-за теплообмена, ведь площадь пропорциональна квадрату радиуса, в то время как объём — кубу...

Совершенно верно.

Цитата (ArtSh, 16.08.2011, 19:24) <{POST_SNAPBACK}>
С точки зрения энергетики нефть уже кончилась.

Правильнее наверно говорить, что доля нефти, как источника энергии уменьшается. Однако добыча нефти ПОКА растёт.
Подчёркиваю, что я не являюсь специалистом в данной области.
Тем не менее понятно, что вопрос крайне нетривиальный.
Одним из признаков знания является понимание того, что конкретно ты не знаешь.
Мы точно не знаем скорость возобновления запасов нефти.

Возраст нефти оценить крайне сложно. Дело в том, что радиоуглеродный метод, основанный на фракционировании изотопов при фотосинтезе эвкариотических организмов, не применим к нефти.
Причин здесь множество, я их касаться здесь не буду - напишу об этом подробнее в блоге.
Однако другими косвенными методами лишь в некоторых случаях возраст нефти оценить достоверно можно. Самая молодая нефть - 50 лет.

Таким образом, встаёт вопрос о динамике возобновления. Как мне кажется, более-менее достоверная модель будет создана в ближайшие 10-20 лет.
Моё краткое резюме, которое попытаюсь обосновать в блоге. Мы реально не знаем скорость возобновления. Она может оказаться немалой. Однако безусловно одно - когда-то пик добычи нефти будет достигнут, и сложится динамическое равновесие. А вот то, как будет выглядеть это равновесие - большой вопрос. Постараюсь сегодня к вечеру написать поподробнее.

Другой вопрос - относительно обеднения видового состава. Фишка в том, что мы до сих пор не имеем точного представления о видовом разнообразии.
Например, 99% штаммов бактерий не культивируется.
Разнообразие только что открытых криптомицетов сопоставимо с разнообразием грибов.
Не говоря уже о классической проблеме - сколько видов насекомых.
Таким образом, можно предположить, что большинство видов вымирает до того, как они станут открытыми. БОЛЬШИНСТВО!
Они просто исчезнут, даже не удостоившись нашего внимания.
Это - не простое умозрение.
Мы не находим в природе дикого сородича тутового шелкопряда. Если бы его не одомашнили, то никогда бы и не знали о его существовании. То же - с кукурузой.
Оценки вымирания сильно варьируют - от нескольких видов в день, до нескольких видов в год. Как мне кажется, реальность ближе к первой границе.

Метан - второй по значению парниковый газ после углекислоты. Он мог бы стать первым по значению, если бы не экранирующая роль подземного бактериального фильтра.
Только в учебниках по экологии об этом тоже ни слова.
Артемий Шмелёв ( Пользователь )
Цитата (Валерий Чернухин, 17.08.2011, 07:13) <{POST_SNAPBACK}>
Совершенно верно.

Метан - второй по значению парниковый газ после углекислоты. Он мог бы стать первым по значению, если бы не экранирующая роль подземного бактериального фильтра.
Только в учебниках по экологии об этом тоже ни слова.


Парниковый эффект вполне может оказаться эффектом третьего, а не второго порядка.

Цитата (Валерий Чернухин, 17.08.2011, 07:13) <{POST_SNAPBACK}>
Однако добыча нефти ПОКА растёт.


Так ведь и экономика тоже растёт. Более того, рост добычи неоднороден по времени. Сейчас рост гораздо меньше чем в начале и середине XX века.

Цитата (Валерий Чернухин, 17.08.2011, 07:13) <{POST_SNAPBACK}>
Таким образом, встаёт вопрос о динамике возобновления. Как мне кажется, более-менее достоверная модель будет создана в ближайшие 10-20 лет.


Динамика абстрактного возобновления мало кого интересует. А вот то, что при определённом (не максимальном) объёме извлечения суммарно из скважины можно добыть гораздо больше чем при максимальных объёмах — довольно интересный и далеко не очевидный факт...
Валерий Чернухин ( Пользователь )
Цитата (ArtSh, 17.08.2011, 17:51) <{POST_SNAPBACK}>
Динамика абстрактного возобновления мало кого интересует.
А что такое "динамика абстрактного возобновления", и почему к ней такой малый интерес?


Цитата (ArtSh, 17.08.2011, 17:51) <{POST_SNAPBACK}>
... при определённом (не максимальном) объёме извлечения суммарно из скважины можно добыть гораздо больше чем при максимальных объёмах — довольно интересный и далеко не очевидный факт...
Правильно ли я понял, что суммарная добыча нефти увеличивается, если использовать не максимально возможную скорость её извлечения? На каких фактах основано это утверждение? Данное утверждение основано на какой-то модели возобновления нефти?
Заинтриговали.

Цитата (ArtSh, 17.08.2011, 17:51) <{POST_SNAPBACK}>
Парниковый эффект вполне может оказаться эффектом третьего, а не второго порядка.
Что Вы имеете в виду? Напомню, что речь шла о сравнительной роли парниковых газов - на первом месте углекислый газ, на втором - метан. О сравнении неких "эффектов", не связанных с парниковыми газами, второго ли, третьего ли порядка речь не шла вообще. Вы внимательно читаете сообщения? Если верить Вашему утверждению, что "Парниковый эффект вполне может оказаться эффектом третьего, а не второго порядка", то может сложиться ЛОЖНОЕ впечатление, что парниковому эффекту кто-то (кроме Вас) на форуме раньше приписывал именно второй порядок.

Вот примерная схема организации подземной биосферы в литосфере континентального типа. Взята из монографии (Оборин А.А. Рубинштейн Л.М., Хмурчик В.Т., Чурилова Н. Концепции организованности подземной биосферы. Екатеринбург. УрО РАН, 2004).
Обращаю внимание, что в нижней зоне плотность клеток неизвестна. Поэтому в величине порядка стоит знак вопроса.
Предположительно по более свежим данным на нижней границе подземной биосферы существует что-то вроде плёнки сгущения жизни, наподобие той, что имеется в районе гидротермальных источников.
Аналогичная плёнка обнаруживается на более, чем полуторакилометровой глубине коры океанического типа.
.

Оценки продуктивности хемосинтеза составляли 10% от фотосинтеза по данным за 1996 год.
За последние 15 лет многие факты о подземной биосфере существенно пересмотрены в сторону увеличения доли биомассы (это - тысячи тонн биомассы на 1 км кв.) и продуктивности, поэтому возможно, что доля хемосинтетической активности в приросте биомассы может оказаться больше.

В заключение вдумайтесь. БИОМАССА ОДНИХ ТОЛЬКО АРХЕЙ ВОЗМОЖНО БОЛЬШЕ, ЧЕМ БИОМАССА НАЗЕМНОЙ БИОСФЕРЫ. Это - третий самостоятельнй домен жизни, кардинально отличный от бактерий и независимо от бактерий отделившийся от последнего универсального коллективного предка.
Но в школьных учебниках о них НИ СЛОВА. (Исключение - учебник Высоцкой и Дымшица).
Правильно ли игнорировать ТАКУЮ группу существ? Ответ наверно очевиден.
Эмилия Исламова ( Пользователь )
Кроме указанного источника, информация есть в учебнике "Биология. (базовый уровень), 11 класс", под редакцией И.Н.Пономаревой. Известный факт, что учебник отстает по информативному наполнению лет на 15-20, кроме этого,а учитель для чего? Благо, в нашей школьной библиотеке хороший фонд. Есть "Энциклопедия. Современное естествознание. том 2." Статья Б.В. Громова "Удивительный мир архей".
Артемий Шмелёв ( Пользователь )
Цитата (Валерий Чернухин, 17.08.2011, 19:26) <{POST_SNAPBACK}>
А что такое "динамика абстрактного возобновления", и почему к ней такой малый интерес?


Химических реакций известно миллионы. Немалое их количество ведёт к образованию нефти. Но вот интерес появляется только в отношении тех реакций которые можно использовать для интенсификации добычи нефти.

Цитата (Валерий Чернухин, 17.08.2011, 19:26) <{POST_SNAPBACK}>
Правильно ли я понял, что суммарная добыча нефти увеличивается, если использовать не максимально возможную скорость её извлечения? На каких фактах основано это утверждение? Данное утверждение основано на какой-то модели возобновления нефти?


Это опыт эксплуатации месторождений. Например первые промышленные скважины в Татарстане, на Сахалине дают нефть до сих пор, в то время как многие новые уже исчерпаны. Это связано не только с регенерацией нефти, основное мнение — происходит перераспределение нефти по окружающим породам.

Цитата (Валерий Чернухин, 17.08.2011, 19:26) <{POST_SNAPBACK}>
Что Вы имеете в виду? Напомню, что речь шла о сравнительной роли парниковых газов - на первом месте углекислый газ, на втором - метан. О сравнении неких "эффектов", не связанных с парниковыми газами, второго ли, третьего ли порядка речь не шла вообще. Вы внимательно читаете сообщения? Если верить Вашему утверждению, что "Парниковый эффект вполне может оказаться эффектом третьего, а не второго порядка", то может сложиться ЛОЖНОЕ впечатление, что парниковому эффекту кто-то (кроме Вас) на форуме раньше приписывал именно второй порядок.


Температура на поверхности Земли сегодня и Марса в прошлом поддерживается за счёт остывания внутренних частей планеты. Большая часть этой теплоты уносится с поверхности излучением. Соответственно Марс остыл быстрее Земли из-за существенно меньшего запаса внутренней теплоты (хотя теплопередача излучением с поверхности тоже была меньше ). Как на на эту разницу по времени остывания может повлиять парниковый эффект? Время остывания измениться в разы? На порядок? На несколько порядков?

Цитата (Валерий Чернухин, 17.08.2011, 19:26) <{POST_SNAPBACK}>
В заключение вдумайтесь. БИОМАССА ОДНИХ ТОЛЬКО АРХЕЙ ВОЗМОЖНО БОЛЬШЕ, ЧЕМ БИОМАССА НАЗЕМНОЙ БИОСФЕРЫ. Это - третий самостоятельнй домен жизни, кардинально отличный от бактерий и независимо от бактерий отделившийся от последнего универсального коллективного предка.
Но в школьных учебниках о них НИ СЛОВА. (Исключение - учебник Высоцкой и Дымшица).
Правильно ли игнорировать ТАКУЮ группу существ? Ответ наверно очевиден.


Сейчас всё это игры разума. Стоит ли помещать эти игры для взрослого ума в школьный учебник? Ответ, наверное, очевиден. Как бы Вы в девятом классе оценили квантовую электродинамику в учебнике физики, или топологию (или функциональный анализ) в учебнике математики, или гармонию на секундах (например в произведениях Шниттке) на уроках музыки?

footer logo © Образ–Центр, 2018. 12+