Термодинамические законы в экосистеме

Энергию определяют, как способность производить работу.

Первый закон термодинамика гласит, что энергия может переходить из одной формы в другую, но не создается заново и не исчезает.

Второй закон термодинамики формулируется по-разному:

1. Процессы, связанные с превращениями энергии, могут происходить с амопроизвольно, только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную (например, тепло горячего предмета самопроизвольно стремится рассеяться в более холодной среде);

2. Поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии, эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии (света) в потенциальную (например, энергию химических соединений протоплазмы) всегда меньше 100 %.

Важнейшая термодинамическая характеристика организмов, экосистем и биосферы в целом - способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т.е. состояние с низкой энтропией (энтропия — мера неупорядоченности, или количества энергии, недоступной для использования).

Всё разнообразие проявлений жизни сопровождается превращениями энергии.

Экология, по сути дела, изучает связь между светом и экологическими системами и способы превращения энергии внутри системы, т.к. наша цивилизация лишь одно из замечательных явлений природы, зависящих от постоянного притока концентрированной энергии светового излучения.

Второй закон термодинамики, трактующий о рассеянии энергии, связан с принципом стабильности. Согласно этой концепции, любая естественная замкнутая система с проходящим через неё потоком энергии, будь то Земля или какая-то небольшая система (озеро), склонна развиваться в сторону устойчивого состояния, и в ней вырабатываются саморегулирующие механизмы. В случае кратковременного воздействия на систему извне эти механизмы обеспечивают возврат к стабильному состоянию. Когда устойчивое состояние достигнуто, перенос энергии обычно идёт в одном направлении и с постоянной скоростью, что соответствует принципу стабильности.

Слова «экономия» и «экология» имеют общий корень «ойкос». Можно сказать, что экономика занимается финансовым хозяйством, а экология — «хозяйством» среды обитания. Энергию молено назвать «экологической валютой», но в отличие от денег она не циркулирует.

Для описания поведения энергии в экосистемах подходит понятие «поток энергии», поскольку превращения энергии идут в одном направлении в отличие от циклического движения веществ.