Energia în ecosisteme

Să ne amintim că ecosistemul - o colecție de organisme vii, în mod constant schimb de energie, materie și de informații între ele și cu mediul înconjurător. Luați în considerare în primul rând procesul de schimb de energie.

Energia este definită ca fiind capacitatea de a produce locul de muncă. Proprietățile energetice sunt descrise de legile termodinamicii.

Prima lege (începutul) termodinamicii, sau legea de conservare a energiei prevede că energia poate schimba de la o formă la alta, dar nu dispare sau re-create.

A doua lege (care începe) ilizakon termodinamicii entropie prevede că entropia poate decât să crească într-un sistem închis. În ceea ce privește energia în ecosisteme este confortabil următoarea formulare: procese asociate cu transformarea energiei se poate produce spontan numai în condițiile în care energia este transferată de forma concentrată într-un dispersat, care este degradat. Acesta măsoară cantitatea de energie care nu mai este disponibil pentru utilizare, sau o altă măsură a ordinului de schimbare, care are loc atunci când estentropiya de degradare a energiei. Cu cât ordinea sistemului, cea mai mică entropia lui.

procesele spontane conduc sistemul la o stare de echilibru cu mediul înconjurător, pentru creșterea producției de entropie a entropiei pozitive. Dacă sistemul dezechilibrat neînsuflețit cu mediul pentru a izola, atunci fiecare mișcare se va opri în curând, întregul sistem dispare și devine un grup de substanță inertă, care este în echilibru termodinamic cu mediul, adică, într-o stare de entropie maximă. Acest lucru este cel mai probabil pentru starea sistemului și spontan, fără influențe externe, ea a ieși din ea nu se poate. De exemplu, o tigaie înroșit răcit, risipind căldura în sine nu este încălzi; energia nu se pierde, se încălzește aerul, dar a schimbat calitatea energiei, nu se poate face lucrarea. Astfel, sistemele nevii, echilibrul lor stabil.

În sistemele vii, există o diferență fundamentală față de non-vii - ei fac munca constanta impotriva echilibrării cu mediul. Această afirmație are următorul sens termodinamic: atât în ​​sistemele nevii, stabilitatea stării lor de echilibru, pentru că în sistemele de viață stare de non-echilibru stabil.

Viața - este singurul din proces spontan natural al Pământului, în care entropia sistemului scade. De ce este acest lucru posibil?

Toate sistemele vii sunt deschise la schimbul de energie. În mediul lor există o cantitate mare de energie solară gratuită, precum și o parte a unui sistem viu în sine are componente cu mecanisme pentru a capta această energie (extract), se concentrează și apoi se disipa în mediul înconjurător. Așa cum sa discutat mai sus, puterea disipată, adică o creștere de entropie - un proces care este caracteristic oricărui sistem de viață și fără viață, și de auto-captare și concentrarea puterii - capacitatea sistemelor vii. Astfel, există o ordine de extracție, organizarea mediului, și anume producția de energie negativă - negoentropii. Acest proces de formare în sistem de ordine haos din mediul ambiant se numește auto-organizare. Aceasta duce la o scădere a entropiei unui sistem viu, contracarează echilibrării cu mediul, adică, creșterea entropiei, că un sistem viu atunci când atinge entropia maximă - echilibru cu mediul înconjurător - înseamnă moarte.

Astfel, orice sistem viu, inclusiv ecosistemul sprijină familiile lor, datorită, în primul rând, prezența în mediul în exces de energie liberă; în al doilea rând, capacitatea dispozitivului din cauza energiei componentelor sale pentru a captura și să se concentreze, și de a folosi - pentru a disipa în mediul înconjurător.

Energia liberă a mediului - este energia Soarelui.

Extinderea la energia soarelui Pământului este distribuită după cum urmează: 33% ee reflectă norii și praful atmosferic (așa-numitul albedo sau reflexie coeficient al Pământului); 67% este absorbită de atmosferă, pământul și oceane. Din această cantitate de energie absorbită doar aproximativ un procent consumat la fotosinteză, în timp ce restul de energie, încălzirea atmosferei, ocean și pământul, re-emise în spațiu sub formă de radiație termică invizibilă (infraroșu). Acesta este un procent suficient de energie pentru a-i oferi toată materia vie a planetei și să mențină starea lor cu entropie joasă. Deoarece această energie este distribuită între componentele structurii biotice?

Captarea energiei solare și îl transformă în energia potențială a plantelor substanțe organice - producători. Restul lumii vii devine energia necesară pentru viață, în principal, le mănâncă.

transfer de energie produse alimentare de la sursa acesteia - producătorul printr-o serie de organisme care apar prin consumul unor alte organisme, numite produse alimentare sau în lanțul alimentar.

Cum transferul de energie al lanțului alimentar? Animal consumă hrană pentru plante a consumatorului sau de ordin inferior. Cuprins în ingredientul alimentar organic este scindat în prezența oxigenului cu eliberare de energie. Acest proces invers al fotosintezei se numește respirație:

Aceasta are loc în fiecare celulă a unui organism viu, de aceea se numește respirația celulară.

Aproximativ 90% din energia eliberată este consumată de organism pentru a menține funcțiile vitale, și anume de a furniza toate funcțiile necesare pentru a-l, atunci este sub formă de căldură generată de organismul se disipa în mediul înconjurător și, de fapt, este pierdut pentru întregul sistem de viață. Și doar aproximativ 10% din energia merge în construcția corpului, creșterea și reproducerea organismului. Este aceste 10% din energia disponibilă și la următorul nivel trofice. Astfel, energia tranziției de la un nivel la altul, sunt mai puține.

Dar trebuie să țină cont de faptul că nivelul trofice mai ridicat, mai ales într-o formă mai concentrată este conținută în energie vie organisme. Acest lucru se datorează specificității inerente numai materiei vii - deținerea unor mecanisme de concentrare de putere.

Astfel, prima captare și apoi concentrarea energiei a tranziției de la un nivel trofic la altul îmbunătățește rânduială, organizarea sistemelor vii, adică o scădere a entropiei sale. Pentru a menține o entropie joasă este la fel de important ca elementele sistemului au fost mecanisme eficiente pentru colectarea și concentrarea energiei - extracție negoentropii din mediul înconjurător, și să-l dispersați în mediul înconjurător - o scutire de la acumularea de entropie pozitivă. Într-o astfel de combinație, acestea sunt doar în sistemele vii. Prin urmare, viața ca un proces termodinamic este un schimb continuu de sisteme vii cu mediul în care există o excepție de la entropia produsă prin extracția pozitivă și negativă, adică, ordinea și organizarea.

Trebuie să se înțeleagă că entropia este scăzut într-o anumită zonă locală, în timp ce crește într-un mediu. Astfel, ordonarea creșterii într-o parte a sistemului duce la creșterea tulburare în alte părți.

Pentru a descrie comportamentul energiei consumate în fluxul de energie pe termen ecosistemelor. pentru că, spre deosebire de energia de mișcare ciclică veschestvprevrascheniya merge într-o singură direcție. Energia, o dată folosit de către orice organism, este transformată în căldură și a pierdut în ecosistemul. Nu poate fi din nou „pus în cazul“ ca apa sau substanțe anorganice, în legătură cu care ciclul apei pe termen lung și substanțe. Pentru traiul lor de fiecare componentă vie, indiferent dacă un organism sau ecosistem, ar trebui să primească de mediu, la un debit constant de un aport de energie suplimentară. sistem termodinamic live închis nu este posibilă.