Новый подход к оценке стоимости биотических компонентов экосистем

Разрабатываемый группой В.Н. Большакова подход к оценке стоимости ОС отличается тем, что оценивается стоимость ключевых видов, составляющих экосистему. Это позволяет более или менее корректно сопоставить работу по поддержанию постоянства ОС, осуществляемую живыми компонентами экосистем, с человеческой деятельностью. Любая хозяйственная или иная деятельность, наносящая ущерб экосистемам, должна оцениваться в неких единых и общих показателях для оценки того, чего же больше получит общество от данной хозяйственной деятельности – вреда или пользы.

Методика, разработанная специалистами упомянутой группы, дает основу для оценки воздействий человека на экосистемы и позволяет в сопоставимых единицах (ими могут быть единицы мощности или денежные) оценить средообразующую функцию биосферы [3]. Следуя этой идеологии, необходимо разделять ущерб, наносимый биосфере, и ущерб, наносимый отраслям хозяйства, эксплуатирующим возобновимые природные ресурсы, при строительстве и эксплуатации промышленных объектов в других отраслях.

Авторы нового подхода обосновывают возможность использования мощности в качестве первого приближения к реальной эколого-экономической оценке биологических ресурсов. Под мощностью понимается следующее. Все живые системы обладают определенной мощностью работы по сохранению упорядоченного состояния путем откачки неупорядоченности, т. е. уменьшения энтропии внутри этих систем. Эта мощность зависит от количества солнечной энергии, которую необходимо затратить в единицу времени для поддержания состояния живых систем с низкой энтропией. Измерение этой мощности может служить одной из отправных точек для оценки стоимости живых систем. Выражение стоимости в единицах мощности легко перевести в эквивалент затрат на получение такого же количества энергии от Солнца техническими средствами.

Для иллюстрации возможности использования в качестве первого приближения к реальной эколого-экономической оценке биологических ресурсов рассмотрим схему потоков через стабильную экологическую систему, представленную четырьмя трофическими уровнями (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Схема потоков энергии через четырехуровневую экосистему:

Р – продуценты, Сl – консументы 1 порядка, СII – консументы второго порядка,

RED – редуценты, A_k и R_k - входящие и исходящие потоки энергии

для k-го трофического уровня соответственно (k = 1,2, ...)

Каждый трофический уровень представлен совокупностью популяций различных видов. Эти популяции играют разную роль в общем круговороте вещества и энергии (основную или вспомогательную), при этом стационарное состояние экосистемы одновременно оказывается динамическим – расход свободной энергии при протекании необратимых процессов компенсируется ее притоком от Солнца.

Условие стационарности согласно первому началу термодинамики (закону сохранения энергии) соблюдается, если

. (6.1)

Поскольку R_k – затраты энергии на поддержание состояния в единицу времени (мощность), то интегральную оценку экосистемы можно получить сложением мощностей основных ее компонентов – их сумма является оценкой того количества энергии, которая потребляется в единицу времени.

Используя этот подход, можно оценить энергетическую стоимость различных биологических объектов. Максимально упрощенная оценка имеет вид:

(6.2)

где – стоимость k-гo вида (кВт/т и Дж/т в год), Q_k – энергетическое содержание тканей (кДж), – время оборота энергии тканей (биомассы), r_k – интенсивность дыхания поддерживания (кВт/г или Дж/г в год), p_j – коэффициент усвоения энергии при переходе с трофического уровня j -1 на уровень j.

Исходным материалом для оценки стоимости (6.2) должен служить список видов (объектов), компонующих данную экосистему с приписанными им значениями Q_k (энергетическое содержание тканей одной особи или единицы биомассы), (скорость оборота биомассы), R_k (энергия самоподдержания) и р_k (коэффициент, отвечающий трофическому уровню данного вида).

Коротко остановимся на методике расчета параметров уравнения (6.2). При расчетах энергетической стоимости особей оценка Q_k получается в результате умножения теплоемкости единицы массы тканей на общую массу особи:

Qk=q_kW_k, (6.3)

где q_k – теплоемкость, W_k – масса тела особи.

В литературе накоплен большой материал по теплоемкостям (см., например, [27]).

Скорость оборота обратно пропорциональна среднему времени регенерации, которую грубо можно считать равной одной трети максимального времени жизни.

Возможность поддержания R_k примерно вдвое превышает уровень основного обмена Y. В свою очередь основной обмен теплокровных животных зависит от массы тела и эта зависимость хорошо описывается уравнениями вида

Y = aW^b, (6.4)

где коэффициенты a и b найдены для большинства групп животных (например, для млекопитающих: а =1,855 и b=0,74).

Для растительных объектов, например для древесины, энергию поддержания на 1 м³ запаса древесины можно оценить по формуле

R_k(год)=0,417рq, (6.5)

где р – условная плотность древесины,

q – теплота сгорания на единицу массы.

Теплота сгорания q примерно одинакова для различных пород и колеблется от 19,6 до 21,4 кДж/г, составляя в среднем 20 кДж/г.

Таким образом, чтобы оценить стоимость биологических ресурсов по упрощенной методике (6.2), необходимо знать:

· энергетическое содержание одного грамма вещества;

· среднюю массу тела одной особи (для животных);

· дыхание поддержания (энергия существования);

· трофический уровень, пищевую специализацию и коэффициент утилизации энергии);

· плотность популяции или плотность биомассы (чистой первичной или вторичной продукции).

Для того чтобы оценить стоимость территории, необходимо располагать данными по плотности всех основных групп ресурсов.

Подход к назначению цены за единицу энергетического эквивалента стоимости строится на следующей основе. Способом, сопоставимым с утилизацией солнечной энергии автотрофными организмами, может быть наиболее экологически чистый способ производства энергии человеком – при помощи солнечных электроустановок. Этот способ сейчас весьма дорог. Так, в США цена фотоэлектрического модуля в 1986 г. составила 5,25 долл. за 1 Вт. Эту цену предлагается использовать в качестве первого приближения при расчетах стоимости производства биотических компонентов экосистем. Оценки величин ущербов будут снижаться со снижением стоимости производства энергии таким способом. По-видимому, это будет закономерным процессом, поскольку развитие экологически чистой энергетики, не эксплуатирующей ресурсы биосферы, должно стать одним из главных критериев и свидетельств изменений взглядов общества в целом на взаимоотношения в системе «человек–окружающая среда».

Ущерб рассчитывается перемножением стоимости биотических компонентов на единицу территории как временной лаг. Критерием для установления лага может служить время, необходимое для восстановления нарушенной экосистемы до первоначального уровня. Так, для многих лесных и тундровых экосистем приемлемым будет лаг, равный 100 годам.

В качестве тестового примера рассчитана стоимость участка тундры на полуострове Ямал в районе Борваненковского газоконденсатного месторождения. Стоимость 1 га данной территории оказалась равной 45 930 долл. США. Соответственно ущерб, наносимый безвозвратным изъятием данной территории, с учетом временного лага, равного 100 годам, составит 4 593 000 долл. США на 1 га.