Энергетические законы подчиняются некоторым законам, которые выполняются без каких-либо исключений на земле. Эти законы помогают понять действующие на нашей планете ограничения, относящиеся как в жизни человека, так и к явлениям природы.[ ...]
Первый закон (закон сохранения энергии) гласит, что энергия может превращаться из одной формы (например, света) в другую (например, потенциальную энергию пищи), но не может быть создана или уничтожена.[ ...]
Второй закон (закон- деградации энергии) можно сформулировать следующим- образом: во всех процессах некоторая часть энергии теряет свою способность совершать работу и превращается в энергию худшего качества (обычно рассеиваемую в виде тепла). Эту тенденцию потенциальной.энергии к деградации можно выразить несколько иначе: при всех процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия или возрастает (необратимые процессы), или остается постоянной (обратимые процессы). Энтропия, упро-. щенно, - мера энергетического равновесия; поэтому при максимальной энтропии совершение работы невозможно.[ ...]
Природные системы не относятся к абсолютно замкнутым. Процессы в них относительно обратимы, поэтому их энтропия условно бесконечно долго остается равной нулю. На достижение этого состояния направлена самоорганизация природных систем, их саморегуляция.[ ...]
Поэтому большинство существующих систем содержит саморегулирующие механизмы обратной связи позволяющие увеличить, поступление энергии.[ ...]
Следует заметить, что закон максимизации энергии справедлив не только в отношении экосистем; тот же закон известен как принцип конкурентной борьбы, например, между коммерческими предприятиями. Из двух предприятий уцелеет то, что производит товар лучшего качества и по меньшей цене: у него будут более высокие показатели сбыта и на полученный доход оно сумеет приобрести больше дополнительной энергии.[ ...]
Экосистему можно представить в виде диаграммы потока энергии (рис. 8). Отдельные пищевые уровни в ней изображены как резервуары, размер которых соответствует биомассам, а поперечник соединяющих их каналов -величине потока энергии.[ ...]
Вход системы - поток солнечной энергии. Большая часть ее рассеивается в виде теплоты. Часть энергии, эффективно поглощенная растениями, преобразуется при фотосинтезе в энергию химических связей углеводов и других органических веществ. Это - валовая первичная продукция экосистемы. Часть энергии теряется в процессе дыхания растений, а часть используется в других биохимических процессах в растении и в конечном счете также рассеивается в виде тепла. Оставшаяся часть новообразованных органических веществ обусловливает прирост биомассы растений - чистую первичную продуктивность экосистемы.[ ...]
Организмы - потребители, питаясь биомассой растений, получают от них энергию, частью идущую на построение собственного органического вещества и связывающуюся в молекулах соответствующих химических соединений, а частью расходующуюся на дыхание, теплоотдачу, выполнение движений в процессах поиска пищи, спасения от врагов и т.п. На этом уровне в экосистеме также образуется продукция - вторичная. Она включает не только биомассу, но и продукты жизнедеятельности животных (мед, воск, шерсть, молоко, шелк, яйца).[ ...]
Таким образом, жизнь можно рассматривать как термодинамический процесс. Кинематическая энергия солнечного света непрерывно воспринимается экосистемой и в процессе фотосинтеза преобразуется в более концентрированную потенциальную энергию - энергию химических связей. В соответствии со вторым законом термодинамики эффективность такого превращения всегда ниже 100 %, потому что часть энергии превращается из концентрированной в рассеянную (деградирует). То. же наблюдается при дальнейших превращениях накопленной энергии химической связи при потреблении пищи. Следовательно, экосистемы и организмы представляют собой открытые неравновесные термодинамические системы, постоянно обменивающиеся с окружающей средой энергией и веществом, уменьшающие этим энтропию внутри себя, но увеличивающие энтропию во вне (согласно законам термодинамики).[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Диаграмма потока энергии в пищевой цепи (по Ю. Одуму, 1975) |
 |
Аналогичные главы в дргуих документах:
| См. далее:Поток энергии в экосистемах |