Формы и качество энергии

Живая материя отличается от неживой прежде всего способностью аккумулировать из окружающего пространства свободную энергию, преобразовывать и концентрироаать ее, чтобы противостоять росту энтропии.

Дыхание упорядоченной биомассы можно рассматривать как своеобразную «диссипативную структуру» экосистемы.

В экосистеме отношение общего дыхания сообщества (Д) к его суммарной биомассе (Б), т. е. Д/Б, можно рассматривать как отношение затрат энергии на поддержание порядка, необходи­мого для жизнедеятельности, к потенциальной энергии, заключенной в биомассе, т. е. как меру термодинамической упорядоченности. Если в закрытой системе без притока энергии резко увеличивается биомасса (Б), то уменьшаются затраты энергии, необходимые для поддержания упорядоченности системы (Д), тогда она посте­пенно разрушается и в конце концов погибает.

Эффективное использование энергии обеспечивает выживание систем в соперничестве с другими системами. В любом лесу выжи­вают деревья тех видов, которые наилучшим образом используют солнечную энергию, энергию дождя и питательных веществ почвы; тем самым они поддерживают жизнедеятельность леса в целом.

Для оптимизации использования энергии природная система создает хранилища концентрированной потенциальной энергии,

часть которой тратит на получение новой и поддержание порядка: обеспечивает круговорот веществ, обмен с другими системами, создает механизмы устойчивости и др.

Следовательно, порядок, создаваемый энергетическими пото­ками в экосистемах, связан с изменением качества аккумулированной живыми организмами энергии.

Как было отмечено, энергия существует во многих формах и видах: солнечная, тепловая, химическая, электрическая, атомная, знергия ветра, воды и др. Формы энергии различны по способности производить полезную работу. Ю. Одум (1986) пишет: «Не все калории (или другие единицы количества) одинаковы, т. е. одинаковые количества разных форм энергии могут сильно различаться по своему рабочему потенциалу».

Энергия слабого ветра, прибоя, маломощных геотермальных источников может произвести небольшое количество работы. Концентрированные формы энергии (нефть, уголь и др.) обладают высоким рабочим потенциалом. Энергия солнечного света по сравнению с энергией ископаемого топлива обладает низкой работоспособностью, а по сравнению с рассеянной низкотемпературной теплотой - высокой. Качество энергии, сконцентрированной в биомассе растений, живот-IX, топливе, отличается от качества рассеянной тепловой энергии.

Качество энергии характеризует ее способность совершать работу, т. е. ее эксергию (гр. ех - высшая степень, еrgоn - работа).

Дата добавления: 2014-01-04