Мировой океан и производство продуктов питания.
В 2006 г. население Земли превзошло рубеж в 6,5 млрд. человек. Все сильнее на земном шаре ощущается нехватка продовольствия. Две глобальных социальных проблемы – демографическая и продовольственная – постепенно усиливают свое воздействие на мировую политику и жизнь всего населения. По оптимистическим прогнозам, наша планета способна прокормить 12 млрд. человек, по пессимистическим – всего 0,5 млрд. Существующее положение показывает, что пессимисты ближе к истине. Чтобы прокормить на приемлемом физиологическом уровне такое количество людей, в начале XXI века необходимо увеличить продукцию зерновых вдвое, а продукцию животноводства втрое.
Как известно, суточные потребности одного человека определяются тремя главными компонентами: 1 кг пищи, 12,5 м 3 воздуха, 2,5-3 литра воды. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности человеку необходимо 70-80 г белка, среди которых животные белки должны составлять не менее половины. Количество энергии, потребной для поддержания нормальной жизнедеятельности, оценивается в 2800 – 3000 Ккал в сутки.
Биологически обоснованной нормой потребления рыбопродуктов является 23,7 кг в год на человека. С 1991 г. по 1990 г. мировое потребление рыбы и морепродуктов возросло на 46% (на душу населения), но постоянный рост населения не позволяет достигнуть научно обоснованных норм питания. Поэтому предполагается, что потребление морепродуктов с 1997 по 2025 гг. вырастет с 72 млн. тонн до 115 млн. тонн. В 1996 году аквакультура давала всего 12 млн. тонн, а вылов в океане – 60 млн. тонн. Предполагалось, что объем продукции аквакультуры к 2025 г. достигнет 55 млн. тонн, но это произошло намного раньше – уже в 2005 году. К 2005 г. индустриально развитые страны дают 15% объема и 29% стоимости мировой аквакультуры; развивающиеся – соответственно 85% и 71%. Более 90% мирового объема производства приходится на Азию – 63,4% в Китае, 5,8% в Индии, 5,1% — в Японии. В России объем производства аквакультуры в 2005 г. составил всего лишь 115 тыс. тонн. Чтобы обеспечить потребление рыбы на уровне биологической нормы необходимо не менее 790 тыс. тонн.
Распределение мировых продовольственных ресурсов в мире весьма неравномерно. В Восточно-азиатских странах, где проживает больше половины населения Земли, приходится меньше четверти мирового продовольствия. Около половины продуктов питания потребляется в Северной Америке и в Европе, где живет чуть больше 20% землян. Следовательно, уровень потребления продуктов питания различается больше, чем в 4 раза, и неудивительны высокие показатели голодающих, заболеваемости и детской смертности.
Биологические ресурсы гидросферы, и прежде всего объекты морского, океанического и пресноводного рыболовства, а также аквакультуры, в подавляющем большинстве стран рассматриваются как важнейший источник пищевых, кормовых, технических и медицинских продуктов. Постоянный рост населения планеты не подкрепляется соответствующим объемом продукции сельского хозяйства и не соответствует потребностям в питании. Поэтому пищевое и кормовое значение гидробионтов, обитающих в Мировом океане и пресноводных водоемах, становится жизненно важным, и именно они будут определять возможности улучшения рациона землян.
Биологические ресурсы гидросферы дают 15% всего потребляемого белка, хотя составляют всего 1% продукции, получаемой на планете. В перспективе повышение роли Мирового океана и континентальных водоемов связано как раз с проблемой получения пищевого белка. Это определяется следующими причинами:
1) освоение растительных и животных богатств гидросферы следует рассматривать не только в количественном, но и в качественном смысле: мясо сухопутных животных не может полностью заменить рыбу и морепродукты (прежде всего по содержанию незаменимых аминокислот и жирных кислот), особенно в питании детей и людей пожилого возраста. Среди болезней, связанных с неполноценным питанием, около двух третей вызвано малым потреблением витаминов и микроэлементов(йода, брома, фосфора), которых много именно в рыбе. В Японии и других приморских странах, где основу питания составляют морепродукты, атеросклероз и болезни обмена веществ встречаются гораздо реже;
2) биологические ресурсы гидросферы обеспечивают значительную часть белков, направляемых на производство кормов для сельскохозяйственных животных и выращиваемой рыбы. Даже замена рыбной муки в комбикормах на кормовую муку, производимую из морского зоопланктона, дает существенную прибавку в питательных веществах для человека.
Во второй половине ХХ века основным источником морепродукции (в первую очередь – рыбы) оставался Мировой океан (табл. 1).
Вылов в 1950 – 1980 гг.(по П.А. Моисееву, 1986)
| Объекты промысла | 1950 г. | 1960 г. | 1970 г. | 1980 г. | 1983 г. |
| Мировой улов, млн. тонн | |||||
| Всего | 20,76 | 39,42 | 69,36 | 72,33 | 76,77 |
| Рыбы: морские | 15,24 | 29,22 | 54,26 | 55,70 | 58,77 |
| проходные | 0,82 | 1,03 | 1,57 | 1,82 | 2,01 |
| пресноводные | 2,36 | 5,57 | 8,37 | 6,29 | 6,98 |
| Беспозвоночные | 2,34 | 3,59 | 5,16 | 8,58 | 9,00 |
| В т.ч. моллюски | 1,62 | 2,56 | 3,35 | 5,20 | 5,44 |
| ракообразные | 0,66 | 0,96 | 1,64 | 3,26 | 3,36 |
| Прочие | 0,06 | 0,07 | 0,17 | 0,12 | 0,20 |
| Водоросли | 0,34 | 0,58 | 0,99 | 3,35 | 3,08 |
| Вылов СССР, тыс. тонн | |||||
| Всего | 1627,0 | 3051,0 | 7252,2 | 9495,9 | 9771,9 |
| Рыбы: морские | 1137,7 | 2427,5 | 6036,4 | 8002,4 | 8413,0 |
| проходные | 134,8 | 120,5 | 689,5 | 566,6 | 600,5 |
| пресноводные | 306,4 | 431,6 | 410,0 | 358,7 | 427,9 |
| Беспозвоночные | 27,5 | 39,4 | 100,6 | 547,9 | 314,5 |
| В т.ч. ракообразные | 23,3 | 37,4 | 40,8 | 473,8 | 234,9 |
| моллюски | 4,2 | 2,0 | 59,8 | 74,1 | 79,6 |
| Прочие | 0,2 | 18,2 | 3,4 | 0,05 | 0,9 |
| Водоросли | 20,4 | 13,8 | 12,3 | 20,2 | 15,1 |
В конце ХХ — начале XXI века в России отмечается значительное снижение промысловых уловов и неуклонный рост продукции аквакультуры во внутренних водоемах, чья доля в 2003 – 2004 гг. уже превысила рубеж в 50% (табл. 2):
Вылов и продукция аквакультуры по Российской Федерации
в 1995 – 2004 гг., тыс. тонн (Богерук, 2005)
| Показатели, тыс. тонн | Годы | ||||
| Общий вылов по России | 4310,0 | 4102,7 | 3389,1 | 3306,2 | 2920,0 |
| в т.ч. во внутренних водоемах | 254,3 | 365,9 | 309,5 | 249,1 | 309,4 |
| Производство продукции аквакультуры, всего | 76,7 | 121,5 | 144,6 | 159,9 | 169,6 |
| В.т.ч. пастбищная аквакультура * | 14,7 | 44,4 | 43,1 | 49,4 | 49,3 |
| Включая озерную (карповые и сиговые) морскую лососевую пресноводно-морскую (осетровые) | 3,7 9,5 1,5 | 5,9 36,7 1,8 | 9,2 31,5 2,4 | 7,7 40,0 1,7 | 8,3 40,7 0,3 |
| В т.ч. промышленная аквакультура | 62,0 | 77,1 | 101,5 | 110,5 | 120,3 |
| Включая: Прудовую Индустриальную Марикультурную фермерскую | 43,4 4,1 5,3 9,2 | 50,0 14,0 9,4 3,7 | 64,6 14,5 9,6 12,8 | 75,1 13,1 10,1 12,2 | 76,1 19,0 11,2 14,0 |
| Аквакультура, % от общего вылова от вылова во внутренних водоемах | 1,8 30,2 | 3,0 33,2 | 4,0 43,8 | 4,5 60,2 | 5,8 54,8 |
* — расчетная величина, исходящая из величины промыслового возврата.
Сопоставление данных табл. 1 и 2 показывает, что общий океанический вылов Российской Федерации в сравнении с периодом существования СССР сократился более чем в 3 раза (2004 г. к 1983 г.). Вылов рыб во внутренних водоемов испытывает значительные колебания по годам (табл. 2) – это обусловлено прежде всего утратой рыбохозяйственного значения многих водоемов из-за ухудшения качества воды и потерей условий для естественного воспроизводства. Существенное воздействие на состояние водных биоресурсов оказывает резко возросшее браконьерство.
Дата добавления: 2016-02-04 ; просмотров: 811 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Мировой океан примет и накормит разрастающееся человечество?
В 2011 году население Земли превысило 7 млрд человек. Фонд ООН в области народонаселения (UNFPA) прогнозирует, что к 2050 году численность населения нашей планеты достигнет 9,3 млрд человек, а к 2100 году – превысит 10 млрд. Если рождаемость повысится, то к концу столетия людей на Земле будет еще больше – 15 млрд. К сожалению, в наиболее активных в демографическом отношении регионах уровень жизни невысок. При этом сегодня налицо очень неравномерное распределение доходов, и сложно ожидать, что в будущем наиболее богатые поделятся своими благами с растущим количеством малоимущих людей. Единственный выход и спасение человечества – поиск нового источника пищи, энергии, а главное — места приложения растущего человеческого ресурса.
Спасение таится в мировом океане, занимающем более двух третей поверхности Земли. Именно это место богато ресурсами и лишено многолетнего груза политических и социальных проблем, которые делают невозможными освоение многих регионов суши. Сегодня ученые и специалисты только начинают рассматривать океан как одну из немногих надежд человечества на выживание. Однако ряд перспективных проектов уже сейчас дает возможность представить будущее нашей цивилизации, тесно связанное с океаном.
Проблема глобального энергодефицита сложнее, чем кажется на первый взгляд. И дело не только в удорожании ядерного и углеводородного топлива, которое слишком дорого обходятся небогатым странам. Проблема в том, что в настоящее время десяток стран потребляет более 75% всей производимой мировой электроэнергии, причем этот показатель растет с каждым годом, несмотря на принимаемые меры по энергосбережению. При этом в Индии половина сельских домов не подключены к электросети, а это значит, что в будущем, после тотальной электрификации, потребность в энергии возрастет многократно, и беднейшие регионы начнут догонять по энергопотреблению регионы более богатые.
Пока трудно сказать, как быстро будет достигнут предел коммерческой эффективности угольных, газовых, ядерных, солнечных и ветровых наземных электростанций. Такие исследования в глобальном масштабе еще никогда не проводились, однако понятно, что развитие современной энергетики рано или поздно «упрется» в потолок дефицита земли и сверхдороговизны энергии, которая не обеспечивается покупательной способностью.
Немецкий проект SkySails предлагает использовать постоянные сильные морские ветры в качестве источника электроэнергии
И здесь взоры ученых обращаются к океану. Прежде всего, их привлекает его гигантский энергетический потенциал. В последнее время начата разработка нескольких интересных проектов морских возобновляемых источников энергии. Немецкий проект SkySails предлагает использовать постоянные сильные морские ветры в качестве источника электроэнергии. Необычность проекта – в уникальной конструкции ветряка. Он представляет собой дешевую и простую в установке невысокую опору (можно даже привязной понтон), на которую установлен генератор, компьютер и барабан с тросом. Трос с помощью компьютерных алгоритмов удерживает в воздухе воздушный парус, кайт. В потоке воздуха кайт поднимается вверх, как воздушный змей, а затем опускается вниз. В процессе этого движения вращается барабан и вырабатывается электроэнергия. В случае ненастья или изменения ветровых условий компьютер разматывает или сматывает трос, поддерживая максимальную эффективность установки или оберегая кайт от поломок.
Такая конструкция ветряка имеет неоспоримые преимуществе перед обычными ветровыми турбинами с вертикальными лопастями
Такая конструкция ветряка имеет неоспоримые преимуществе перед обычными ветровыми турбинами с вертикальными лопастями. Прежде всего, не надо строить дорогостоящую высокую опору, ориентируясь на максимальную силу высотных ветров. Кайт может подниматься на большую высоту и ловить ветер на высоте от 200 до 800 метров в зависимости от погоды, что обычному ветряку не под силу. SkySails также может использоваться и на морских судах — в качестве дополнительного источника энергии.
Солнечные панели на воде
В настоящее время земля на побережье в большом дефиците, при этом тенденция последних лет указывает на рост плотности населения не в центре материков, а именно на побережьях. Океан может представить огромные площади для размещения энергогенерирующих мощностей. Австралийская компания Sunengy предлагает размещать солнечные панели прямо на поверхности океана. Проект под названием Liquid Solar Arrays (LSA) предполагает размещение массивов солнечных панелей на плаву, причем не только в океанах, но и на поверхности озер, искусственных водоемов вблизи плотин, АЭС и т.д.
Солнечная панель LSA имеет весьма оригинальную конструкцию, выполненную из недорогих материалов. Она состоит из поплавков, фокусирующей солнечный свет линзы (кусок пластика на раме любой формы) и собственно фотоэлектрической ячейки. Подобная конструкция имеет массу преимуществ. Использование поплавков позволяет обойтись без подводных опор и легко объединять отдельные модули в массивы панелей. Дешевый пластиковый концентратор направляет солнечный свет на небольшую солнечную панель размером не в метры, а считанные сантиметры. При этом панель охлаждается морской водой, что повышает ее эффективность и предотвращает перегрев. Таким образом LSA является дешевым и эффективным способом использовать водную поверхность для установки электростанций мощностью до 1 гигаватта.
Если в солнечном регионе покрыть панелями LSA поверхность водохранилища ГЭС, можно увеличить годовую выработку электроэнергии вдвое. Также плавучие солнечные электростанции можно использовать и для снабжения энергией побережья, буровых платформ, островных курортов и т.д.
Тепло – в электричество
Мы умышленно пропускаем использование энергии морских волн, поскольку до сих пор не созданы надежные приливные электростанции. Ни одна опытная установка не протянула в открытом океане дольше полугода – штормы и подводная флора и фауна разрушают небольшие электростанции. Есть надежда, что более крупные приливные турбины смогут проработать не один десяток лет, проектирование и испытания таких установок уже ведутся. Трудно сказать, во сколько обойдется строительство и эксплуатация гигантских подводных турбин, к тому же, их влияние на экологию пока под большим вопросом.
Преобразование тепловой энергии океанов в электричество (OTEC) является очень перспективной технологией, которая соответствует гигантским масштабам океанов
А вот преобразование тепловой энергии океанов в электричество (OTEC) является очень перспективной технологией, которая соответствует гигантским масштабам океанов. В среднем за день 60 млн кв. км тропических морей поглощают солнечное излучение эквивалентное сжиганию примерно 250 млрд баррелей нефти. Если использовать менее 0,1% этой энергии, она в 20 раз перекроет дневную потребность в электроэнергии крупнейшего потребителя в мире, США.
OTEC использует разницу температур между теплыми приповерхностными и холодными придонными водами. Теплая вода испаряет рабочую жидкость с низкой температурой кипения, вроде аммиака, а холодная вновь возвращает ее в жидкое состояние. Давление пара в процессе испарения крутит турбины и вырабатывает электричество – «дармовое» и неисчерпаемое, пока светит Солнце. Пока разница температур приповерхностных и придонных вод составляет примерно 20°C, система OTEC может производить огромное количество энергии – тысячи мегаватт. Причем непрерывно, вне зависимости от погоды и цен на нефть или газ. Более того, OTEC-станция мощностью, например, 2 МВт может производить до 4,3 тыс. кубометров пресной воды, охлаждать поля и другие объекты, служить базой для добычи ценных веществ, растворенных в морской воде.
OTEC использует разницу температур между теплыми приповерхностными и холодными придонными водами
Над этой технологией (как, впрочем, и над многими другими, включая приливные турбины) работают компании, нанятые военно-морскими силами США. В ближайшее время у побережья Гавайских островов будет построена первая опытно-промышленная установка. Цена такой электростанции невысока: 2,5 млн долл. за 1 МВт при сроке службы станции в 25 лет. 14-МВт электростанция OTEC, которую компания OTECPOWER планирует разместить у западного побережья Индии обойдется в 50 млн долл. Для сравнения: требующие уйму сырья угольные и газовые электростанции стоят приблизительно 2 млн долл. и 1,5 млн долл. за 1 МВт соответственно, а атомная — 2,7 млн долл. за 1 МВт.
Морские водоросли – настоящая панацея для решения будущих проблем с дефицитом топлива и продовольствия. Водоросли — одно из самых быстрорастущих растений в мире, и около 50% их веса составляет масло, которое можно переработать в биотопливо. Водоросли не нуждаются в пресной воде и потребляют только углекислый газ, который является одним из основных вредных побочных продуктов промышленности.
Морские водоросли – настоящая панацея для решения будущих проблем с дефицитом топлива и продовольствия [ 1 ] [ 2 ]
Источник