Енергия в екосистемите

Спомнете си, че екосистемата - колекция от живи организми, непрекъснато обмен на енергия, материя и информация помежду си и с околната среда. Помислете първо процеса на обмен на енергия.

Енергията се дефинира като способността да произвежда работа. енергийни свойства са описани от законите на термодинамиката.

Първият закон (началото) на термодинамиката, или закона за запазване на енергията гласи, че енергия може да се промени от една форма в друга, но тя няма да изчезне или повторно създаден.

Вторият закон (началото) ilizakon термодинамиката ентропията гласи, че ентропията може да се увеличи само в затворена система. По отношение на енергията в екосистемите е удобно следната формулировка: процеси, свързани с преобразуването на енергия могат да се появят спонтанно само при условие, че енергията се пренася от концентрираната форма разпокъсано, че е влошено. Тя измерва количеството енергия, която вече не е на разположение за ползване, или друга мярка на заповедта за промяна, което се случва, когато estentropiya на деградацията на енергия. Колкото по-висока от порядъка на системата, толкова по-ниска е ентропията.

Спонтанните процеси водят системата до състояние на равновесие с околната среда, за растежа на производството на ентропия на положителна ентропия. Ако неодушевен небалансирана система с околната среда, за да се изолират, а след всяко движение ще спре скоро, цялата система избледнява и става инертен група вещество, което е в термодинамично равновесие с околната среда, тоест, в състояние на максимална ентропия. Това е най-вероятно за състоянието на системата и спонтанно, без никакви външни въздействия, тя се измъкнем от това не мога. Например, нажежено тиган охлажда, разсейването на самата топлината не се нагрее; енергията не се губи, тя затопля въздуха, но това се е променило качеството на енергията, тя не може да свърши работата. По този начин, не-живите системи, тяхното стабилно равновесие.

В живите системи, има една основна разлика от не-живите - те правят една постоянна работа срещу уравновесяването с околната среда. Това твърдение има следната термодинамичен смисъл: както в неживите системи, стабилността на равновесието им състояние, защото в живия системи стабилен не-равновесно състояние.

Животът - това е единствената на природен спонтанен процес на Земята, в която ентропията на системата намалява. Защо това е възможно?

Всички живи системи са отворени за обмен на енергия. В тяхната околна среда има огромно количество безвъзмездно слънчева енергия, както и част от жива система се има компоненти с механизми, които да улавят тази енергия (екстракт), да се концентрират, а след това се разсеят в околната среда. Както е дискутирано по-горе, разсейване на мощност, т.е. увеличаване на ентропията - процес, който е характерен за всяка система като неодушевен и живот, и самостоятелно улавяне и концентрация на енергия - способността на живите системи. По този начин е налице заповед на екстракция, организацията на околната среда, а именно производството на отрицателна енергия - negoentropii. Този процес на формиране, за хаос система от околната среда се нарича самоорганизация. Това води до намаляване на ентропията на жива система, като неутрализира уравновесяването с околната среда, което означава, че ръстът на ентропия, че жива система, когато достигне максимална ентропия - равновесие с околната среда - означава смърт.

По този начин, всяка жива система, в това число екосистема подкрепя техния стандарт на живот, поради, от една страна, наличието в околната среда над свободната енергия; На второ място, способността на устройството се дължи на енергията на неговите компоненти да улови и да се концентрират и да се използва - да се разсее в околната среда.

Безплатна енергия от околната среда - това е енергия на Слънцето.

Разширяване на слънце енергия на Земята се разпределя, както следва: 33% ее отразява облаците и въздушния прах (т.нар албедо или коефициент на отражение на Земята); 67% се абсорбира от атмосферата, земната повърхност и океаните. От тази сума на енергия, поета само около един процент, консумирана при фотосинтезата, докато останалата част от енергия, отопление на атмосферата, океана и земята, излъчена отново в космоса под формата на невидими топлинна (инфрачервена) радиация. Този един процент е достатъчно енергия, за да й предостави цялата живата материя на планетата и поддържане на тяхната държава с ниска ентропия. Тъй като тази енергия се разпределя между компонентите на биотични структура?

Заснемане на слънчевата енергия и да я конвертирате в потенциалната енергия на растението органично вещество - производители. Останалата част от живия свят получава необходимата енергия за живот, най-вече да ги яде.

храна трансфер на енергия от нейния източник - производител през редица, срещащи се при консумация на някои други организми, наречени храната или на хранителната верига.

Как енергийния трансфер на хранителната верига? Животните консумират храна растение от потребителя или на нисш ред. Съдържащите се в органичната хранителната съставка се разцепва в присъствие на кислород с освобождаване на енергия. Това обратен процес на фотосинтеза се нарича дишане:

Той се среща във всяка клетка на жив организъм, затова той се нарича клетъчното дишане.

Около 90% от освободената енергия се изразходват от организма за поддържане на жизнените функции на организма, т.е., за да осигури всички необходими функции за него, то е под формата на топлина, генерирана от тялото разсейва в околната среда и на практика се губи за целия дневен система. И едва около 10% от енергията отива в строежа на тялото, растежа и възпроизводството на организма. Именно тези 10% от енергията, а на следващия хранителното ниво. По този начин, енергията на прехода от едно ниво на друго, има по-малко.

Но човек трябва да се има предвид, че по-високата хранителното ниво, особено в по-концентриран вид се съдържа в живите организми енергия. Това се дължи на присъщите спецификата на само живата материя - притежаването на механизми за концентриране на енергия.

По този начин, първото улавяне, и след това се концентрира енергията на прехода от едно ниво в хранителната верига към друга подобрява подреденост, организация на живите системи, т.е. намаляване на ентропията. За да се поддържа най-ниската ентропията толкова важно е, че елементите на системата са ефективни механизми за улавяне както и концентрация на енергия - negoentropii екстракция от околната среда, и за разсейване в околната среда - освобождаването на натрупване на положителен ентропията. В такава комбинация, те са само в живите системи. Ето защо, животът като термодинамична процес е непрекъснат обмен на живите системи с околната среда, в която има освобождаване от ентропията, произведени от положителни и отрицателни добива, тоест, реда и организацията.

Трябва да се разбере, че ентропията е намалял в дадена локална, а се увеличава в среда. По този начин, подредбата на растеж в една част от системата води до повишаване на заболяване в други части.

За да се опише поведението на консумирана в екосистемите термин енергийния поток енергия. защото за разлика от цикличната енергия движение veschestvprevrascheniya отидат в една посока. Енергия, след като се използва от всеки орган, се превръща в топлина и загуби от екосистемата. Това не може да бъде отново "поставя в случай" като вода или неорганично вещество, по отношение на които терминът цикъл вода и вещества. За тяхното препитание всяко живо компонент, дали даден организъм или екосистема, трябва да получават от околната среда при постоянен поток от допълнителен приток на енергия. Живо затворена термодинамична система не е възможно.