Энергетические процессы в экосистемах

Энергетические процессы в экосистемах подчиняются пер­вому и второму началам термодинамики. В соответствии с ними энергия не возникает и не исчезает, она лишь переходит из одной формы в другую (первое начало термодинамики). При этом часть энергии при любых ее превращениях рассеивается (теряется) в виде тепла (второе начало термодинамики). Мерой необратимого рассе­ивания энергии является энтропия (греч. эн - внутрь, тропе - пре­вращение). Последнюю можно характеризовать и через степень упо­рядоченности системы. Так, живые организмы и нормально функци­онирующие экосистемы характеризуются высокой степенью упоря­доченности слагающих их элементов. Они сохраняют (поддержива­ют) определенный уровень энергии и тем самым противостоят энт­ропии. Мертвый организм характеризуется максимальной неупоря­доченностью элементов (структур), в результате чего приходит в равновесие с окружающей его средой (температура его тела вырав­нивается с температурой среды, составляющие его химические эле­менты и соединения, включаются в процессы круговорота и стано­вятся частью среды). Это значит, что организм как система прихо­дит в состояние полной неупорядоченности, максимальной энтропии. Показатель, противоположный энтропии, носит название негэнтропии. Чем выше организованность системы (упорядоченность), тем значительнее ее негэнтропия. Опасно любое вмешательство в сис­тему, которое ведет к снижению ее негэнтропии, а, следовательно, устойчивости и способности противостоять внешним возмущениям.

Основным свойством нормально функционирующих природных экосистем является способность извлекать негэнтропию из внешней среды (солнечную энергию) и тем самым поддержи­вать свою высокую упорядоченность.

Деятельность человека, если она превышает определенные пре­делы, ведет к снижению негэнтропии систем, а, следовательно, уменьшает их способность поддерживать себя в устойчивом со­стоянии вплоть до перехода к полной неупорядоченности (макси­мальной энтропии) и гибели.

Видный американский эколог Б. Коммонер сделал удачную попыт­ку обобщить системность экологии как науки в виде четырех законов. Эти законы в основе своей не новы, но впервые сформулированы в образной простой форме. Их соблюдение - обязательное условие лю­бой экологически обусловленной деятельности человека в природе.

Первый закон Коммонера отражает по сути своей всеобщую связь процессов и явлений в природе и звучит так: «Все связано со всем». Второй закон базируется на положении сохранения вещества и энер­гии: «Все должно куда-то деваться». Какой бы ни была высокой труба завода, она не может выбрасывать отходы производства за пре­делы биосферы. В такой же мере загрязнители, попадающие в реки, в конечном счете оказываются в морях и океанах и с их продуктами возвращаются к человеку в виде своего рода «экологического буме­ранга». Третий закон ориентирует на действия, согласующиеся с при­родными процессами, сотрудничество с природой, или коадаптацию (лат. ко - с, вместе; адаптацио - приспособление), вместо покорения человеком природы, подчинения ее своим целям: «Природа знает лучше». Сущность четвертого закона заключается в ориентации че­ловека на то, что любое его действие в природе не остается бесслед­ным, мнимая выгода часто оборачивается ущербом, а охрана приро­ды и рациональное использование природных ресурсов немыслимы без определенных экономических затрат. Звучит этот закон так: «Ничто не дается даром». Дешевому природопользованию не должно быть места. Если не заплатим за него мы, то в многократном размере это должны будут сделать пришедшие нам на смену поколения.