Второе начало термодинамики и экология

Вопрос о применимости второго начала термодинамики к биосфере и живым системам неоднократно ставился перед учеными. четко выраженная тенденция живых совокупностей к неравновесности заставляет некоторых естествоиспытателей усомниться в возможности действия второго начала термодинамики в области живого. Существует вывод, что равновесие характеризуется состоянием симметрии и покоя, асимметрия же связана с неравновесным состоянием и движением. Понятие равновесия играется в биологии не меньше значимую роль, чем в физике. Общий закон биологии — принцип устойчивого термодинамического равновесия живых совокупностей — определяет специфику биологической формы перемещения материи. Вправду, устойчивое термодинамическое равновесие (асимметрия) есть фундаментальным принципом, что не только охватывает все уровни познания живого, но выступает в качестве основного принципа в решении и постановке неприятности происхождения судьбы на Земле.

Понятие равновесия возможно рассмотрено не только в статистическом нюансе, но и в динамическом. Симметричной считается среда либо статистическая совокупность, находящаяся в состоянии термодинамического равновесия, среда с максимальным беспорядком и высокой энтропией частиц. Асимметричная среда характеризуется нарушением термодинамического равновесия, высокой упорядоченностью и низкой энтропией структуры.

При рассмотрении целостного объекта картина изменяется. Симметричные совокупности (кристалл) характеризуются состоянием упорядоченности и равновесия. Но асимметричные совокупности (живые тела) кроме этого характеризуются упорядоченностью и равновесием с тем лишь различием, что в последнем случае имеем дело с динамической совокупностью. Так устойчивое термодинамическое равновесие (либо асимметрия) статистической совокупности имеется вторая форма выражения устойчивого динамического равновесия (асимметричные динамические совокупности) структурности организма и высокой упорядоченности на всех его уровнях. Необходимо лишь указать, что структурность носит динамический темперамент.

Ясно, что живое подчиняется физическим законам равно как и неживое. Парадокс неравновесности — кажущееся явление. Безотносительное рвение к термодинамическому равновесию свойственно только замкнутым совокупностям, а биосфера, как и любой отдельный организм, есть принципиально открытой совокупностью, в течении всей собственной истории приобретающей энергию и негаэнтропию (данные). Исходя из этого не было бы потребности связывать проблему внешней среды со вторым началом термодинамики, если бы данный закон ограничивал сферу собственного действия лишь на термодинамику.

Заложенный во втором начале термодинамики принцип (в замкнутой, т.е. изолированной, совокупности в тепловом и механическом отношении энтропия остается или неизменной, в случае если в совокупности протекают обратимые, равновесные процессы, или возрастает при неравновесных процессах и в состоянии равновесия достигает максимума, вторыми словами: тепло не имеет возможности передаваться от более холодного к более нагретому телу без каких-либо трансформаций в окружающей среде либо самой совокупности) носит более характер и выходит за рамки действия термодинамики. Теория открытых совокупностей имеет системные законы, каковые проявляются в виде аналогий.

Проявление второго начала термодинамики в своеобразной форме в экологии возможно раскрыть посредством двух родственных правил:

? принцип ярусности;

? принцип относительной замкнутости.

Принцип ярусности свидетельствует, что любая конкретная экосистема может поглощать негаэнтропию среды лишь в пределах собственного яруса (имеются в виду ярусы пищевой пирамиды в экологии: хищники не смогут поддерживать жизнедеятельность собственного организма при помощи травы, растительноядным нет ничего хорошего от углекислого газа, солнечного цвета, снабжающих рост растений и т.д.).

Разглядим сейчас принцип относительной замкнутости. Любая конкретная экосистема в пределах экологической ниши, являющейся открытой совокупностью, будет вместе с тем замкнутой по какому-нибудь параметру, крайне важному для жителей данной ниши. К примеру, в случае если популяция рыси поедает всех кроликов в собственной округе, она обречена на смерть, не обращая внимания на наличие вторых, но биологически не пригодных для рыси источников негаэнтропии. Так, по «кроличьему параметру» экосистема рысь — заяц как биотип была замкнутой.

Второе начало термодинамики Энтропия


Также читать:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: