Екосистема Устойчивост - Индустриална екология

Система - съвкупност от обекти и / или явления, обединени от една обща процес.

Ако процесът на комбиниране на компонентите на системата е обратимо, системата се казва, да бъдат затворени.

Ако една затворена система е свързана с други системи, като предоставя възможност за споделяне с тях, материали и енергия, това е една отворена система, затворена система.

Стационарни състояние затворен отворени системи - баланс между две противоположни процеса: увеличаване на разстройство в система (увеличение ентропия) и съответната заповед за възстановяване (намаляване на ентропията), това е, когато промяната в степента на подреждане на системата (ентропията) има тенденция да се 0.

Притокът на енергия и материя в всяко физическо затворен отворена система може да бъде постоянен само статистически, и поради това, в различни моменти от съществуването на системата тя може да доведе до увеличаване на едната или другата страна на обратим процес.

Въз основа на закона за запазване на енергията, всяко увеличение на един от тези процеси (въпреки заповедта, макар разстройство) се системата от стабилно състояние, и в крайна сметка води до намаляване в своята поръчка.

Опазване на природен стабилно състояние затворен отворени системи в променящата се среда е при условие, че се увеличава вероятността за случайна поръчка на нови зони (колебания - неравновесие и нестабилна разпределение на енергия в рамките на системата), когато системата от равновесие и увеличаване на ентропията (разстройство). Поради тези случайни процеси и на развитието на системите в посока на разнообразието на разпределението на енергия и повишаване на тяхната устойчивост на различни случайни влияния.

Всяка екосистема - е затворена отворена система, която се предоставя от наредителя статистически постоянен приток на слънчева енергия, натрупани от фотосинтеза. Стационарно състояние на екосистемите е възможно само тогава, когато равновесието на две противоположни процеси при създаването на силно нареди структури под формата на органични вещества и организми, от една страна, и колапс на тези структури и тяхната обратна трансформира в неодушевените неорганични вещества - от друга.

Това означава, че условието за стабилността на екосистемата е максималната затварянето на цикъла на материята, когато състава и количеството на компонентите са върнати на неживата природа организми за единица време възможно най-близо състава и количеството на едни и същи компоненти, те консумират същото количество време. Външно проявление на стабилност и баланс на екосистемата е постоянството специфична структура биоценоза (непрекъснато възпроизвеждане на същите видове растения, животни, и така нататък. Е. В същите пропорции).

Въпреки това, статистически постоянен приток на слънчевата енергия може и често непредвидими промени (промени във времето, нехарактерно за сезона в тази област). Това може да доведе до големи загуби на видове нестабилни при тези условия, и последвалото прекъсване на цикъла на затваряне на материята в цялата хранителна верига. И това се случи, например, в областта с неочакван студ или суша. Въпреки това, за разлика от земеделските системи, създадени от човека, в природните екосистеми повечето от тези климатични колебания не ги вземе от равновесие. Това е така, защото, например, че в пустинята (естествена екосистема) расте (за разлика от полета) не е един, но много видове билки, които са с различна степен на устойчивост към различни климатични фактори. Когато средствата за масова смърт на едно - две видове и намаляване на обема на движение на вещества в съответната хранителна верига настъпва разширеното възпроизводство на други тревни видове и увеличаване на циркулацията на други хранителни вериги.

По този начин, максимално затваряне на цикъла на материята в една екосистема може да се гарантира само от максималното разнообразие на видове живи организми. От друга страна, разнообразието на видовете е ограничена до минимум броя на населението, необходима за неговото стабилно възпроизвеждане и ограничените ресурси на екосистемата и неговата производителност. Ето защо, може да има само разнообразие от видове, необходими за устойчивостта на екосистемите в рамките на ограничен набор от промени в условията на живот.

Непредвидим климатични промени при бедствия (пожар, наводнение и т. П.), човешка намеса може да е на такава сила, че нарушение затворен цикъл на вещества, които не могат да бъдат компенсирани консервирани или поставени външно (с пълна загуба на оригиналните екосистемите) вид. Маса възпроизвеждане на тези видове в отсъствието на затваряне на цикъла на въпрос неминуемо ще доведе до промени в условията за тяхното съществуване в неблагоприятна за тях настрана и да даде път да принуди голяма част от ресурсите на други видове. Такава поредица от видов състав на екологичната общност, наречена наследяване, и тя ще продължи толкова дълго, колкото установената разнообразието, което гарантира максимално затваряне на цикъла на материята и прехода към равновесието на екосистемата.

Най-важните термодинамични характерни организми, екосистеми и биосферата като цяло - възможност за създаване и поддържане на висока степен на вътрешния ред, т.е., държава с ниска ентропия ... Ниска ентропията постигне постоянно и ефективно разсейване лесно използваема енергия (например светлинна енергия или храна) и превръщане в енергия да се използва с трудност (например, термично). Подреждането на екосистемата, т.е.. Д. Сложната структура на биомасата, се поддържа чрез дишането на цялата общност, която непрестанно "помпи от разстройство общност." По този начин, екосистеми и организми са отворени термодинамична неравновесна система, непрекъснато обмен на енергия с околната среда и веществото, с което да намали ентропията само по себе си, но ентропия увеличава навън в съответствие със законите на термодинамиката. Основните понятия на физиката, формулирани в по-ранните глави - това е най-важната от законите на природата, които имат универсално значение. Доколкото ни е известно, тези физични закони не се правят изключения и никакви технически изобретения не могат да ги счупят. Всеки изкуствен или естествен система, не е подчинен на тези закони, той е обречен на унищожение. Всички разнообразието от прояви на живот е придружен от трансформацията на енергия, въпреки че енергията не се създава или унищожени (първи закон на термодинамиката). Полученият под формата на светло повърхността на земята енергия, балансирано енергия, излъчена от повърхността на земята под формата на невидим топлинното излъчване. РЕЗЮМЕ живот се състои от непрекъснати промени последователности като растеж, самостоятелно репликация и синтеза на сложни химически съединения. Без да е предаване на енергия, който придружава всички тези промени, няма да има живот, никакви екологични системи. Нашата цивилизация - само един от най-големите природни явления, които зависят от постоянен приток на концентрирана енергия. Ако, след като е загубил способността да произвежда и съхранява достатъчно количество високо енергийни, човешкото общество се превърна в затворена система, е в съответствие с втория закон на термодинамиката скоро щеше да загуби на поръчката.

Екология, всъщност, да разглежда връзката между леки и екологични системи и процеси за преобразуване на енергия в рамките на системата. По този начин, връзката между растенията - производители и животните - от потребителите, между хищник и плячка, да не говорим за изобилие и видовия състав на организмите във всяка местност, са ограничени и контролирани поток от енергия се трансформира от концентрирана форма разпръснато. Специално внимание към проблемите на околната среда привличат преобразуването в енергия на горивото, ядрена енергия и други форми на концентрирана енергия в индустриализирания общество. По този начин, всички видове екосистеми се управляват от едни и същи основни закони, които управляват и неживите системи, например, електрически двигатели и автомобили. Разликата се състои в това, че живее системи, с помощта на част от наличната енергия на разположение в тях, са в състояние да регенерира и "изпомпва" разстройство, и машината е необходимо да се ремонтира или замени, като се използва външна енергия. Възхищавах на машините, ние забравяме, че намаляването на ентропията в резултат на използването на машини изисква изразходването на значителни енергийни ресурси.

Най-голямата екосистема, ограничаване на размера и обхвата, е биосферата. Биосферата се нарича активен обвивка на Земята, включително и всички живи организми и Земята са във връзка с нежива среда (химически и физически) на нашата планета, с които те са интегрирани. Биосферата на нашата планета има 3 милиарда години, той се разраства и става все по-сложно, въпреки тенденциите студена ентропична смърт .; че е налице разумна живот и цивилизация. Биосферата е съществувала много преди появата на човека и може да направи без него. Напротив, съществуването на човека не е възможно без биосферата.

Всички други екосистеми са в рамките на биосферата и са подсистемите. Голям регионална екосистема, се характеризира с основен вид растителност, наречени биоми. Например, биом пустинята или тропическите гори. Система е много по-малки от населението, съдържащ индивиди от една група форма, т.е.. Е. Една произход, заемащи определена област. Една по-сложна система от населението, е биоценоза, която включва всичко от населението, който заема територия. По този начин, популация, общност биом, биосферен са в йерархичен ред от малки до големи системи. Биосфера - глобална екосистема на планетата, който поддържа глобалната колоездене на материята.

Биосферата е много важно за ролята на биогеохимични цикли. Хранителните вещества - С, О, N, Р, S, CO2, H2O и друга - за разлика от задържа в екосистемите и за извършване на непрекъснат цикъл от външната среда в организми енергия, и обратно на външната среда. Това е затворен път, наречен биохимичен цикли. Биогеохимичните цикли трябва да се прави разграничение между двете части, или като че ли два изключване: 1) резервен фонд - е огромна маса от движещи се материали, които не са организми; 2) обмен фонд - много по-малък, но много активен поради директния обмен на хранителни вещества между организмите и непосредственото им обкръжение. Ако ние считаме, биосферата като цяло, може да се прави разграничение между: 1) колоездене на газообразни вещества с капацитет резерв на атмосферата и хидросферата (океана) и 2) цикъл седименти с резервен фонд, в земната кора (геоложкия циркулация). В хода на биогеохимични цикли поради жизнената дейност на живите организми, има локална концентрация и натрупване на вещества, съдържащи определени елементи, което води до образуването на отлагания на енергия и суровини от човешката дейност. В продължение на много милиони години от живота живата материя трансформира огромно количество слънчева енергия в механична и химическа, определя състава на атмосферата, почвата и седиментни скали, хидросферата, неузнаваем промяната цялостния облик на планетата. Следователно, можем да говорим за сложната връзка между неорганична и органична материя. Стабилността на стационарно състояние на биосферата при същите закони, както устойчивостта на всяка екосистема. Формиране на множество местни екосистеми и глобалната екосистема планети - биосфера, тя представлява цялостна победа по време на който е създаден най-различни видове, необходими за максимално затворен цикъл на веществата. В резултат на това в относително кратък (700 милиона. Години), период на видовото разнообразие е достигнал сегашното ниво (около 2 млн. Видове). Тъй екосистемите и биосферата индивидуален Земята обикновено не време изместен от състоянието на равновесие към наследяването, изчезването често се появяват като отделни видове или таксономични групи от по-големи растения и животни. На тяхно място дойдоха в екологични ниши, нови видове, и всеки път, когато преминаването на биосферата в баланса придружен от възстановяването на видовото разнообразие при средна степен на 2 милиона. Видове.

Рационално поведение трофични връзки на веригата не се определя от ефективността на получаване на храна и умереност. Следователно, единственият вид и да изпълняват своите биологични функции остават в екосистемите - живот и дава живот на другите. Особености на човешкия вид в трофичните вериги са както следва:

• човек е всеяден и може да живее за сметка на някои от тях, за сметка на други части на хранителната верига; отнема юздите на умереност;

• Може да увеличите на своите ресурси с опитомяването на растения и животни или да ги изведа изпод контрола на околната среда на мястото на пребиваване;

• да може да ги остави счупена верига в другата. Това дава на лице чувство на свобода, но тази свобода от влиянието на незабавен отговор и отговорност на нашите потомци.

Концепцията на производителността и стабилността на екосистемите води до важни изводи за границите на възможностите на човешката дейност.

1. устойчивостта на екосистемите осигурява необходимата изолация за максимална циркулация на веществата видово разнообразие на живите организми. Стабилността на глобалната екосистема на планетата Земя - биосферен предлага разнообразие от около два милиона вида .. Всяка човешка дейност, което води до намаляване на броя и разнообразието на видовете на Земята води до нарушение на баланса биосфера. Страшен не е, че децата ни не виждат живота на различни цветя и животни, както и че на изхода на биосферата на баланс ще я доведе до глобална поредица, в резултат на необходимостта да се промени коренно почти всички съществуващи екологични технологии и животоподдържащо.

2. Използването на потока на енергията екосистема, насочени към възможно най-голямо запазване на равновесие. Ето защо, всякакъв вид, осигурява нейното оцеляване, поради възможността за възпроизвеждане на други видове от екосистемата ( "силен"), ще доведе до нарушаване на екосистемата баланс, изчерпването на ресурсите, необходими за неговото съществуване и в крайна сметка да престане да съществува. От еволюционна гледна точка, това е най-адаптирани видове, които се гарантира тяхното размножаване, не пречат на възпроизводството на други видове от екосистемата.

3. С помощта на същия поток на енергия в икономическа дейност е насочена към преразпределението на него по посока на получаване на максимума на продукти, необходими за хранителната верига на човека (човешки господството на избраните видове от невъзможността на другия), така че човешката намеса в природните екосистеми не може да помогне, но да наруши равновесието им.

4. Получаване и възстановяване на равновесието на екосистемите - процес саморегулираща се основава на случаен принцип (случаен дрейф или произволни миграция животни семена, случайни промени наследствени свойства на организми в резултат на мутации и рекомбинации на гени).

5. Всеки опит да промени баланса на екосистемата в посока на подреждането (както се разбира от едно лице) ще доведе до съответно увеличение на непредвидимостта и разстройство в други части на една и съща система. Това е, всяко предприятие, за трансформиране на природата, за да отговори на техните неотложни проблеми, човек трябва да бъде подготвен за неизбежната поява на нови и напълно неочаквани проблеми.

6. Net първични продукти, и по този начин максимален добив от / култури ограничават ефективност на фотосинтеза в естествения географски район (диапазоните на фотосинтеза ефективност от 12% до 0.02%), което не може да се увеличи.

7. Общото тегло на годни за консумация животински протеини не може да бъде по-висок производствен завод храна, без значение колко е развила и аудио подобрена биотехнологиите.

8. Характеристики на земната биосфера да осигуряват храна човечеството отглеждане числено ограничен от природни фактори непреодолими.