Далее
к уроку

ЭКОЛОГИЯ СООБЩЕСТВ (синэкология)

Назад
 

Энергетика экосистемы

  • Сформулируйте первый и второй законы термодинамики. Как вы их понимаете?
  • Каков термодинамический смысл понятия "энтропия"? Попытайтесь найти внутреннюю взаимосвязь энтропии и организации (информации) экосистемы.
  • Дайте объяснение принципу устойчивого неравновесия живых систем.

*Вспомним из курса физики некоторые энергетические характеристики.

Энергия - общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи, благодаря чему все явления природы связаны воедино. Изменение энергии в системе происходит при совершении работы.

Первый закон термодинамики - закон сохранения энергии - гласит, что энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает, она только переходит из одной формы в другую. Количество энергии при этом остается постоянным. Этому закону подчиняются все известные процессы в природе.

Второй закон термодинамики формулируется следующим образом: процессы, связанные с превращениями энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной в рассеянную (например, тепло горячего предмета самопроизвольно рассеивается в более холодной среде). Поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования энергии, эффективность самопроизвольного превращения энергии всегда меньше 100%.


**Важнейшей термодинамической характеристикой живых систем (организма, экосистемы и биосферы в целом) является их способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, которая характеризуется энтропией (от греч. en - в, внутрь и trope - поворот, превращение) и обозначается буквой S. Системы, обладающие высокой внутренней упорядоченностью и организацией, имеют низкую энтропию, и наоборот, равновесные системы характеризуются высоким значением энтропии. Таким образом, энтропия как мера изменения упорядоченности системы, происходящего при рассеивании энергии, связана с организацией (структурой) самой системы. Ранее мы уже говорили, что информация системы определяется ее уровнем организации. Следовательно, энтропия и информация - характеристики системы, внутренне связанные между собой.

Итак, с термодинамической точки зрения, экосистемы представляют собой открытые неравновесные системы, постоянно обменивающиеся с окружающей средой энергией, веществом и информацией, уменьшая этим энтропию внутри себя, но увеличивая энтропию вовне.


***Еще в 1935 г. современник В. И. Вернадского, известный биолог Эрвин Бауэр писал: "Живые системы никогда не бывают в равновесии и за счет своей свободной энергии постоянно исполняют работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях... Мы обозначим этот принцип как принцип устойчивого неравновесия живых систем". Этот принцип показывает, что живые организмы представляют собой открытые неравновесные системы, которые отличаются от неживых тем, что эволюционируют (развиваются) в сторону понижения энтропии (S ).