CC BY
43
УДК 630*54:620.9 Доц. Р.Д. Василишин1, канд. с.-г. наук -
НУ бюресур^в i природокористування Украти, м. Ктв
ЕНЕРГЕТИКА Л1СОВИХ ЕКОСИСТЕМ: ОСНОВН1 НАПРЯМИ ТА ТЕНДЕНЦН НАУКОВИХ ДОСЛ1ДЖЕНЬ
Проведено дослщження та структурування наукових праць, пов'язаних Í3 вив-ченням процесiв акумулювання сонячно! енерги природними екосистемами, !! тран-спортуванням i використанням оргашзмами для продукування живо! оргашчно! ре-човини та пiдтримання й вщновлення працездатностi людського органiзму. Встанов-лено внесок втизняно! науки у дослщження енергетики люових екосистем та вид> лено основнi !х напрями: еколопчний, фiтоергономiчний i виробничий. Запропоно-вано комплексне визначення поняття "Енергетика люових екосистем".
Ключовг слова: екосистема, бюгеоценоз, енергiя, екологiя, бiомаса, фотосинтез, фгшергономжа.
Люовий бюценоз з еколопчними зв'язками та обмшними енергетич-ними процесами, що виникають в ньому, е складною саморегулюючою системою, в якш чпжо функцюнуе внутршнш кругооб1г речовин. Ще у 1935 р. англшський боташк А. Тенсл^ вв1вши в загальнонаукову термшолопю поняття "екосистема", вважав, що суттю цього поняття е сукупшсть явищ та за-лежностей, як забезпечують функцюнування уих елеменпв екосистеми як единого цшого [12].
Ниш в наукових роботах л1ивничого спрямування часто поряд 1з тер-мшом "екосистема" як синошм вживаеться термш "бюгеоценоз", який запро-понував фундатор бюценологп акад. В.М. Сукачов [21]. Однак проф. В.П. Кучерявий стверджуе, що зазначеш вище термши можна вважати сино-шмами лише в тому випадку, коли !х розглядають як бюценоз, який займае певну дшянку земно! поверхш з под1бними атмосферними, лггосферними, пдросферними умовами i характеризуемся однорщнютю взаемозв'язюв все-редиш бюценозу та зв'язюв з його середовищем мюцезростання, наявнютю в цьому комплекс живо! i неживо! природи кругооб1гу речовини й енергп [12 с. 292-293].
Ключовими процесами, що забезпечують ефективне функцюнування будь-яко! екосистеми Земл^ зокрема люових бюгеоценоз1в, е процеси, пов'язаш з надходженням, трансформащею та використанням енергп.
Енерпя - досить багатогранне поняття. Еволющя його розумшня вщ-бувалася протягом багатьох столпъ. Вперше термш енерпя у ф1зичних досль дженнях застосував у 1808 р. англшський ф1зик Томас Юнг на зам1ну термша "життева сила" (лат. vis viva), який ще в XVII ст. ввiв у обш шмецький фшо-соф та математик Вшьгельм Лейбнiц [17]. Нинi поняття енергп набуло за-гальнонаукового значення i, о^м класичного фiзичного розумiння, його досить широко використовують у дослщженнях екосистем як мiрило характеристик природних процеив.
Першi спроби застосувати фундаментальш досягнення теоретично! фiзики, а саме закони термодинамiки, як i вiдображають властивостi енергi! в системах, до бютичних об'ектiв були здшснеш ще в серединi XIX ст. Однак найвагом^ базовi дослщження у напрямi енергетики екологiчних систем
1 Наук. консультант: проф. П.1. Лакида, д-р с.-г. наук - НУБШ Украши, м. Кшв
провели у другш половинi ХХ ст. американсью екологи, брати Говард та Юджин Одуми, якi розробили основш пiдходи та методики оцiнювання енерге-тичних показникiв в екосистемах [16, 17].
На думку проф. Я.П. Дщуха [6], енергетичш показники, яю Ю. Одум називае "екологiчною валютою", е основою для формування спшьно! мови, оперування поняттями та одиницями вимiру для фахiвцiв рiзних галузей науки. Наразi питання енергетики вщображеш в наукових роботах не тшьки технiчного, а й економiчного, екологiчного та бiологiчного спрямування [1, 2, 7, 8, 11, 15, 20, 22]. Значш напрацювання у цьому напрямi також зробили науковщ лiсiвничого профiлю [3-5, 9, 13, 25], адже люи е високоенергетични-ми системами, якi забезпечують баланс енергп на планетi, а 1х структурна частка становить 82 % вщ сумарно1 енергп бiомаси [6].
Мета дослвдження - здiйснити анатз основних тенденцiй наукових дослiджень енергетики люових екосистем та виокремити 1х основнi напрями.
Методика досл1дження. У робота використано таю загальнонауковi методи дослщження, як: системний аналiз, синтез, абстрагування, узагальнен-ня, аналогiя та класифжащя. 1хня комплексна реалiзацiя дала змогу видiлити iз загально1 сукупносп наукових праць, пов'язаних iз дослщженням енергетики лiсових екосистем, основш напрями, яю вiдображають диференцiацiю на-укового пiзнання та рiзновекторнiсть застосування результата дослiджень.
Результати досл1дження. Люи вiдiграють важливу роль в акумулю-ваннi сонячно1 енергп та 11 трансформацп на рiзних трофiчних рiвнях. Вив-чення особливостей енергетичних потоюв у лiсових екосистемах дало змогу сформулювати загальне визначення, яке повною мiрою розкривае поняття енергетики люових екосистем.
Отже, енергетика люових екосистем (бiогеоценозiв) - це комплекс процешв, пов'язаних з акумулюванням сонячно! енергп внаслщок фотосинтезу, транспортуванням енергп трофiчними рiвнями й каналами, використан-ням енергп органiзмами для забезпечення свое! життедiяльноl та продукуван-ня живо! оргашчно! речовини, яка е вщновлювальним джерелом енергп за межами люово! екосистеми, а також для тдтримання й вiдновлення працез-датност людського органiзму через дiю бiополiв. У цьому контекстi було ви-окремлено три основнi напрями дослщжень енергетики лiсових екосистем: екологiчний, фiтоергономiчний i виробничий. У межах еколопчного напря-му дослiджуються процеси надходження енергп (фотосинтез, хемосинтез), транспортування та використання енергп.
Базовi науковi напрацювання еколопчного напряму були здiйсненi на початку 70-х роюв минулого столтя в рамках Мiжнародноl бюлопчно! програми (МБП) "Людина i бiосфера". Саме внаслщок виконання ще! програ-ми сформувалась окрема галузь лiсiвничоl науки - бюлопчна продуктивнiсть лiсiв. В Укра!ш бiологи та лiсiвники здшснили серiю фундаментальних дос-лiджень (С.А. Геншрук, М.А. Голубець, Л.1. Половшков, В.1. Комендар, В.К. Мякушко, Г.Л. Тишкевич та iн. [14]), яю мали ботанiчно-описовий характер i обмежились лише рiвнем оцiнювання продуктивносп та запасiв фь томаси рiзних типiв екосистем. Одночасно аналогiчнi дослщження проводили захiдноевропейськi науковцi, яю, зробивши крок вперед, перевели показ-
ники продуктивносп в енергетичнi одинищ, i цим усшшно вивели екологiчнi KaTeropiï в галузь термодинамiки. Це дало змогу усвщомити, що закони тер-модинашки, вiдкритi у царинi фiзики, виходять за ïï межi й розглядаються як загальнi закони природи та е ключовими теоретичними постулатами в галузi екологiï [6, 8].
Ниш лiсiвничi дослiдження в екологiчному напрямi енергетики люо-вих екосистем в Украш, використовуючи нагромаджений масив щнних да-них iз часiв Мiжнародноï бiологiчноï програми та здiйснюючи новаторський науковий пошук, реалiзують дослiдники 1нституту ботанiки iм. М.Г. Холодного НАН Украши, Нацiонального унiверситету бюресурив i природокорис-тування Украши, Нацюнального лiсотехнiчного унiверситету Украïни та ба-гатьох iнших установ i оргашзацш [1, 2, 7, 8, 12, 15, 18, 20].
Фiтоергономiчний напрям дослщжень енергетики лiсових екосистем започатковано в наукових працях академтв А.А. Молчанова, В.А. 1ванченка та О.М. Гродзинського [23], яю запропонували основш науковi положення щодо використання рослин для шдтримання i вiдновлення працездатносп людини. На думку О.Ф. Полякова та Ю.В. Плугатаря [19], енергетика дерев та деревосташв здатна вщновлювати внутрiшню енергiю найважливiших ор-гашв людини: мозку, серця, легенiв, печшки, нирок тощо. Цей вплив переду-сiм здiйснюеться через вiдновлення бiополiв органiв, якi внаслiдок хвороби перериваються, деформуються або порушуються.
Сучасш тенденцiï дослiджень в межах фiтоергономiчного напряму ха-рактеризуються значною динамiчнiстю, проте бiльшiсть вiтчизняних публжа-цш не стосуються цього напряму, базуючись на даних не перевiрених юто-ричних та мiфологiчних джерел. Загалом наукова робота в цьому напрямi до-сить важлива та мае шновацшне значення, однак через вщсутнють достатнiх фiнансових iнвестицiй, якi необхщш для ïï реалiзацiï, вона характеризуеться фрагментарнютю.
Наприкiнцi минулого столптя iз загального масиву наукових робгг ль сiвничого профiлю виокремився новий напрям дослщжень складових бюпро-дукцшного процесу лiсових бiогеоценозiв, в якому лiс розглядали як лабора-торто трансформацiï й акумулювання сонячноï енергп, яка в процеш перетво-рення легко переходить в теплову та може бути використана для енергетич-них потреб суспшьства. Особливоï актуальностi таю дослщження набули на початку нового тисячолтя з появою клiматичних змш, зумовлених надмiр-ним використанням викопних видiв енергетичних ресурсiв, що й спричинило таке явище, як парниковий ефект. Крiм того, запаси останшх щороку висна-жуються i за своею природою е невщновш. У цих умовах повернення до вщ-новлюваних енергоресуршв лiсових екосистем та шших природних комплек-сiв i явищ е прiоритетним напрямом енергетичного розвитку в бiльшостi кра-ш свiту [24, 25].
У тепершшх умовах недостатнього забезпечення Украïни власними паливно-енергетичними ресурсами деревина стае одним iз найбiльш доступ-них, економiчних та перспективних джерел вiдновлювальноï енергп, особливо для сшьського населення та шдприемств деревооброблення. На теренах Украши Грунтовш дослiдження за виробничим напрямом (який поеднуе в со-
6i сировинно-ресурсну та технологiчну складовi) здiйснюють фахiвцi лiсiвни-чого та техшчного профшю. Hapa3i найвагомiшi результати у цьому напрямi належать Нацiональному унiверситету бюресурив i природокористування Укра!ни (оцiнка енергетичного потенщалу люово! бiомаси та оптимiзацiя його використання для замiни викопних видiв палива на засадах сталого роз-витку), науково-технiчному центру "Бюмаса" та iнституту техшчно! теплофь зики НАН Укра1ни (розроблення технологiй та проектування обладнання i устатковання для одержання енергп з люово! бюмаси) [4, 10, 24].
Науковцi зазначених вище органiзацiй разом iз колегами з Свропейсь-кого Союзу з 2008 по 2010 рр. реалiзували масштабний науковий проект "Бiоенергетика в Сврот" (BEE - Biomass Energy Europe), який фшансувався в рамках сьомо! рамково1 програми Свропейсько! ^Midl i був спрямований на гармошзащю оцiнок ресурсiв бiомаси в Сврот та сусщшх кра1нах. Його результати стали вагомим внеском у розвиток вггчизняно! прикладно! науки, та сприятимуть подальшому переходу кра!н-учасниць до використання дже-рел вщновлювано! енергетики.
Ниш Укра!на мае значний потенцiал бюмаси, доступно! для енергетичного використання. Шляхом залучення цього потенщалу до виробництва енергп в найближчш перспективi можна задовольнити 13-15 % потреб дер-жави в первиннш енергп. Наразi для забезпечення рацiонального використання енергетичного потенщалу люово! бюмаси необхвдш регюнальш цiльовi програми замщення викопних енергетичних ресурсiв деревним бюпаливом. При цьому важливо, щоб процес реалiзацil цих програм вiдбувався послщов-но й обгрунтовано, з урахуванням можливого впливу не тальки на нащональ-ну економ^ кра!ни, але й на навколишне природне середовище.
Висновки. Науковi дослiдження в межах вшх видiлених напрямiв е важливими для розширення знання про акумулювання, рух та трансформа-щю сонячно! енергп в лiсових екосистемах. Енергопродуктивнють та енер-гоемнiсть люових бiогеоценозiв мають стати одними з базових показниюв пiд час розроблення системи еколого-енергетичного прогнозу та мониторингу ль сiв, формування стратегiй вирощування високопродуктивних насаджень та проектування комплексного i невиснажливого використання лiсових ресурив у контекстi оргашзацп сталого люового господарства.
Л1тература
1. Альошкiна У.М. Емергетичний анашз функцюнування екосистем м. Киева / У.М. Альошкша // Еколопя та ноосфера. - 2008. - Т. 19, № 1-2. - С. 78-85.
2. Бедершчек Т.Ю. Енергетична цша антропогенно! трансформаци люових екосистем на основ1 оцшки змш вмюту карбону оргашчних сполук в едатот / Т.Ю. Бедершчек // Науков1 доповщ Нацюнального ушверситету бюресурав i природокористування Укра!ни. - 2008. -Вип. 3 (11). [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.nbuv.gov.ua/e-Jour-nals/nd/2008-3/08 btjcsc.pdf.
3. Лакида П.1. Бюпродуктивнють та енергетичний потенщал м'яколистяних деревосташв Укра!нського Полюся : монограф1я / П.1. Лакида, А.М. Бшоус, Р.Д. Василишин та ш. - Кор-сунь-Шевченсьгавський : ФОП В.М. Гавришенко, 2012. - 454 с.
4. Василишин Р.Д. Бюенергетична перспектива використання люово! бюмаси в Укра!ш/ Р.Д. Василишин, А.М. Бшоус, Я.1. Макарчук, П.1. Лакида // Науков1 основи тдвищення про-дуктивносп та бюлопчно! стшкосп люових та урбашзованих екосистем : матер. 61 наук.-техн. конф. проф.-викл. складу, наук. прац., докторанпв та астр. за тдсумками наук. д1яльн. у 2010 рощ. - Льв1в : РВВ НЛТУ Укра!ни, 2011. - С. 8-10.
5. Василишин Р. Д. Еколого-економiчна оцiнка використання енергетичного потенцiалу лiсiв Укра!ни / Р.Д. Василишин, А.М. Бшоус // Актуальш проблеми наук про життя та приро-докористування : матер. Мiжнар. наук.-практ. конф. молодих вчених. - К. : Вид-во НУБiП Украши, 2011. - С. 59-60.
6. Дщух Я.П. Енергетичш проблеми екосистем i забезпечення сталого розвитку Укра1ни / Я.П. Дiдух // Вюник нащонально! академп наук Украши. - 2007. - № 4. - С. 3-12.
7. Дщух Я.П. Ощнка енергетичного балансу екосистем м. Киева та його зелено! зони / Я.П. Дщух, У.М. Альошюна // Укра!нський фггоценолопчний збiрник. - 2007. - Вип. 25. - С. 48-56.
8. Дщух Я.П. Порiвняльна ощнка енергетичних запашв екосистем Укра!ни / Я.П. Дщух // Укра!нський ботанiчний журнал : наук. журнал НАН Укра!ни, 1нститут ботанiки iм. М.Г. Холодного НАН Украши. - 2007. - Т. 64, № 2. - С. 177-194.
9. Енергетичне використання бюмаси лгав Укра!ни в умовах глобальних змш ^мату / П.1. Лакида, Р.Д. Василишин, Л.М. Матушевич, С.В. Зiбцев // Науковий вiсник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Сер.: Глобальш змши клiмату - загрози людству та мехашзми вiдвернення. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2009. - Вип. 19.14. - С. 18-22.
10. Лакида П.1. Енергетичний потенщал бюмаси в Укра!ш / Лакида П.1., Гелетуха Г. Г., Василишин Р. Д. та ш // Вщповщ наук. ред. д-р с.-г. наук, проф. П.1. Лакида; Навчаль-но-наук. iн-т лiсового i садово-паркового господарства НУБiП Укра!ни. - К. : Вид. центр НУ-БШ Укра!ни, 2011. - 28 с.
11. Золотарьова О.К. Термодинамiчна ощнка ефективносп фотосинтетично! трансфор-мащ! сонячно! енергi! / О.К. Золотарьова // Укра!нський фiтоценологiчний збiрник. - 2007. -Вип. 25. - С. 64-78.
12. Кучерявий В.П. Еколопя : пщручник / В.П. Кучерявий. - Львiв : Вид-во "Свгг", 2001. - 500 с.
13. Лакида П.1. Надземна фггомаса та вуглецево-енергетичний потенцiал ялицевих дере-востанiв Укра!нських Карпат : монографiя / П.1. Лакида, Р.Д. Василишин, О.М. Василишин. -Корсунь-Шевченсьгавський : ФОП В.М. Гавришенко, 2010. - 240 с.
14. Лакида П.1. Фггомаса лгав Укра!ни : монографiя / П.1. Лакида. - Тернотль : Вид-во "Збруч", 2002. - 256 с.
15. Маляренко В.А. Енергетика i навколишне середовище / В.А. Маляренко. - Харкiв : Вид-во САГА, 2008. - 364 с.
16. Одум Ю. Экология : пер. с англ. / Ю. Одум. - М. : Изд-во "Мир". - 1986. - Т. 1. -
328 с.
17. Одум Ю. Экология : пер. с англ. / Ю. Одум. - М. : Изд-во "Мир". - 1986. - Т. 2. -
376 с.
18. Орлов О.Ю. Енергоемшсть гумусу як критерш гумусового стану Грунпв/ О.Ю. Орлов // Вюник ЛьвГвського ушверситету. - 2002. - Вип. 31. - С. 111-115.
19. Поляков А.Ф. Лесные формации Крыма и их экологическая роль / А.Ф. Поляков, Ю.В. Плугатарь. - Харьков : Вид-во "Новое слово", 2009. - 405 с.
20. Вишенська 1.Г. ПорГвняль^ ощнка енергетичного запасу пщстилки хвойних та лис-тяних титв фiтоценозiв / 1.Г. Вишенська, Я.П. ДГдух, А.А. Скщанова, У.М. Альошкiна // На-уковГ записки Нацiонального унiверситету "Киево-Могилянська академiя". - 2009. - Т. 93. -С. 40-44.
21. Сукачёв В.Н. Биогеоценоз как выражение взаимодействия живой и неживой природы на поверхности Земли : соотношение понятий "биогеоценоз", "экосистема", "географический ландшафт" и "фация"/ В.Н. Сукачёв // Основы лесной биогеоценологии. - М. : Изд-во "Наука", 1964. - С. 5-49.
22. Тараржо Ю.О. Ощнка та регулювання енергоемностi Грунпв Укра!ни / Ю.О. Тарар> ко, О.Ю. Несмашна, Г.1. Личук // Укра!нський фiтоценологiчний з6Грник. - 2007. - Вип. 25. -С. 41-47.
23. Фурдичко О.1. Еколопчш основи збалансованого використання лгав Криму / О.1. Фурдичко, Ю.В. Плугатар. - К. : Вид-во Д1А, 2010. - 352 с.
24. Mitigating climate change by utilization of energy potential of Ukrainian forests / P. Lakyda, R. Vasylyshyn, S. Zibtsev, I. Lakyda // Tackling climate change: the contribution of forest scientific knowledge / International conference, 21-24 May, 2012. - Tours (France), 2012. - 312 p.
25. Shvidenko A. Wood for bioenergy in Russia: Potential and Reality / A. Shvidenko, S. Nilsson, M. Obersteiner // Wood Energy. - May 2004. - Pp. 323-340.
Василишин Р.Д. Энергетика лесных экосистем: основные направления и тенденции научных исследований
Проведено исследование и структурирование научных работ, связанных с изучением процессов аккумулирования солнечной энергии природными экосистемами, ее транспортировкой и использованием организмами для производства живого органического вещества и восстановления работоспособности человеческого организма. Установлен вклад отечественной науки в исследование энергетики лесных экосистем и выделены основные их направления: экологическое, фитоэргономическое и производственное. Предложено комплексное определение понятия "Энергетика лесных экосистем".
Ключевые слова: экосистема, биогеоценоз, энергия, экология, биомасса, фотосинтез, фитоэргономика.
Vasylyshyn R.D. Energetics of forest ecosystems: main directions and trends in science
Research and structuring scientific papers relevant for study of processes of solar energy accumulation in natural ecosystems is conducted. Transportation and use of energy for production of living organic matter, maintenance and rehabilitation of the human body is examined. Contribution of Ukrainian science in studying energetics of forest ecosystems is determined. Their main areas are environmental, phytoergonomical and production. Complex definition of "Energetics of forest ecosystems" is proposed.
Keywords: ecosystem, biogeocoenosis, energy, ecology, biomass, photosynthesis, phytoergonomics.
УДК 634.017 Ст. викл. В А. Втенко, канд. бюл. наук;
доц. 1.В. Козаченко, канд. с.-г. наук - Уманський НУ садгвництва
ТАКСОНОМ1ЧНИЙ СКЛАД ДЕРЕВНИХ РОСЛИН АДМШ1СТРАТИВНО1 ТЕРИТОРН УМАНСЬКОГО НАЦЮНАЛЬНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ САД1ВНИЦТВА
Визначено таксон^чний склад деревних рослин, котрi зростають на територи адмшютративно! зони Уманського нацюнального ушверситету садiвництва. Вста-новлено, що до !х складу входять представники вщдшу Р1порку1а класу Pinopsida та вщд^ Magnoliophyta класу Magnoliopsida. Рекомендовано поповнити колекщю деревних та кущових рослин новими таксон^чними групами. Дано пропозищю щодо проведення етикетування деревних та кущових рослин ще! територи i виготовлення паспор™ на вiковi екземпляри.
Ключовг слова: деревш рослини, вж, таксономiчний склад, Pinophyta, Magnoli-ophyta.
Вступ. Зелеш насадження е важливою складовою в структурi мют та шших населених пункпв. Вони е "зеленими легенями" цих територш. Прогу-люючись парками, люопарками, скверами та алеями, люди захоплюються ве-личчю i красою вжових листяних та хвойних деревних рослин, яю поодиноко та масивами зростають на !х територи. Щд тшню цих велетшв люблять вщ-почивати закохаш пари, мислити фшософи, створювати сво! шедеври художники, милуватися неповторними пейзажами лгтш люди.
Агальцова В.А. [1] стверджуе, що залежно вщ кшькост населення, потреби в зелених насадженнях мют таю: вщ 500 тис. до 1 млн чол. - 25 га на 1000 чол.; вщ 250 до 500 тис. чол. - 20 га на 1000 чол.; вщ 100 до 250 тис. чол. - 20 га на 1000 чол.; вщ 100 до 250 тис. чол. - 15 га на 1000 чол.; до 100 тис. - 10 га на 1000 чол. На наш розсуд, головну увагу варто придшяти
