Гомеостаз и устойчивость экологических систем. Сукцессия

Термодинамика процессов живой природы. Негэнтропия.

Лекция.

Тема: Взаимодействие живых организмов со средой их обитания

Из второго закона термодинамика также следует, что самопроизвольно происходят только процессы, сопровождающиеся рассеянием энергии и увеличением энтропии - меры беспорядка ( DS>0).

Важнейшим свойством живых организмов является способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т.е. состояние с низкой энтропией. Живые организмы способны бороться против уравновешивающих сил природы. Они увеличивают собственную упорядоченность, образуя из простых веществ сложные. Живые организмы способны выполнять работу против уравновешивания с внешней средой, за счет образования сложных веществ из простых, т.е. повышения упорядоченности. Но здесь нет противоречия законам физики, так как эти процессы происходят только при постоянном подводе энергии в виде солнечного излучения. Сама возможность существования живых организмов обуславливается их способностью накапливать энергию путем преобразования полученной энергии Солнца в энергию химических связей.

Живые организмы извлекают из окружающей среды отрицательную энтропию - негэнтропию. При этом уменьшение энтропии возможно за счет постоянного рассеивания энергии (тепла) в окружающую среду и компенсации энергетических потерь постоянным притоком дополнительной энергии - энергии Солнца. То есть уменьшение энтропии живых существ происходит за счет увеличения энтропии окружающей среды.

На экосистему воздействует большое количество факторов, которые стремятся вывести ее из состояние равновесия. Но природа имеет механизмы, направленные на поддержание равновесия. Таким образом, для экосистем характерно состояние подвижно-устойчивого равновесия.

Состояние подвижно-устойчивого равновесия экосистемы, обуславливающего ее устойчивость, называется гомеостазом (от лат «гомео» - тот же, «стазис» - состояние).

Для поддержания стабильности системы необходима сбалансированность потоков вещества и энергии, процессов обмена веществ между организмом и окружающей средой. Основная причина неустойчивости экосистем - несбалансированность в них потоков веществ и энергии. Экосистема должна избавляться от ненужных продуктов и получать необходимые вещества из окружающей среды.

По принципу поддержания гомеостаза экосистемы делятся на открытые (в основном природные) и закрытые (многие антропогенные).

1) В открытых системах непрерывно поступает энергия и вещество из внешней (по отношению к экосистеме) среды (пр.: к растениям - поток солнечного излучения, химических веществ). Постоянно происходят процессы накопления и разложения вещества.

2) В закрытых экосистемах нет постоянного обмена веществом и энергией с внешней средой. Без вмешате6льства извне система нестабильна (быстро происходит нарушение равновесия.

Но даже в открытых экосистемах происходит медленные, постоянные изменения во времени, касающиеся в основном живых организмов. При этом происходит последовательная смена биоценозов под воздействием внешних факторов, называемая сукцессией (от лат «сукцедо» - следую). При сукцессии - смене биоценозов, происходит и постепенное изменение всех абиотических факторов, т.е. биотопа. Если развитие экосистемы начинается на участке, который перед этим не был занят каким-либо сообществом - голом грунте без почвы(недавно вышедшая на поверхность скала, песок, остывшая лава), процесс называется первичной сукцессией. (Пр.: сукцессия после извержения вулкана на о. Кракатау (Индонезия) в 1883г. Большая часть острова исчезла, остался небольшой участок, засыпанный 60м слоем пепла. Все живое было уничтожено, но через год уже нашли немного растительности и один вид пауков. Через 20 лет - 200 видов, через 50- молодой лес.) Если развитие экосистемы происходит на площади, с которой предварительно удалено предыдущее сообщество (заброшенное поле или вырубка), то это будет вторичная сукцессия. Она протекает обычно быстрее первичной, поскольку на территории, которая ранее была уже занята, уже имеются некоторые организмы, осуществляющие обмен веществ со средой. (Пр.: На заброшенном поле сначала появляются травянистые растения, далее (в результате налета семян) - кустарник, затем деревья. Причем вначале появляются светолюбивые лиственные породы, а затем (под их тенью) - тенелюбивые хвойные.)

18. Экологические факторы среды: абиотические и биотические.

Дата добавления: 2015-05-26