Движение вещества и энергии в биосфере. Энергетическая функция жизни

Вещество, необходимое для жизни (биогенное), может использоваться многократно. Эти процессы называются круговоротами веществ или биогеохимическими циклами. Часть вещества уходит из круговорота в захоронения в виде угля, торфа, нефти, осадочных пород и т.п. Примерно столько же поступает в биосферу из недр планеты в процессе вулканической деятельности.

Энергия для круговоротов веществ поставляется от Солнца. Механизмы круговоротов основаны главным образом на биологических процессах. По сути дела, жизнь аккумулирует энергию Солнца в круговоротах вещества подобно тому, как турбулентный поток аккумулирует энергию в вихревых движениях газа или жидкости. Энергетическая функция (аккумулирование энергии) является важнейшей функцией жизни на планете.

Для жизни важно не столько количество энергии, сколько ее качество, антиэнтропийность, информационное содержание. Энергия потребляется от Солнца растениями в процессе фотосинтеза в достаточно рассеянном (некачественном) виде. Главная особенность жизни в способности концентрировать энергию, передавая ее вдоль пищевой (трофической) цепи.

Трофическая цепь иерархична, то есть состоит из последовательности уровней, называемых трофическими. Организмы, стоящие на каждом трофическом уровне приспособлены природой для потребления определенного вида пищи, в качестве которой выступают организмы предыдущих трофических уровней. В начале пищевой цепи стоят автотрофы (самопитающиеся), или продуценты (создающие первичную продукцию), как правило, это растения. Ниже идут гетеротрофы (питающиеся другими), или консументы (потребители). Замыкают цепь деструкторы (разрушители), или редуценты, разлагающие органику до минерального состояния и возвращающие (редуцирующие) вещества в круговорот.

С каждого трофического уровня на следующий передается только около 10% энергии, потребляемой на данном уровне (рис.12). Поэтому количество живого вещества на каждом последующем уровне меньше, чем на предыдущем. Вместе с тем каждый следующий уровень трофической цепи аккумулирует в себе более качественную энергию, что позволяет ему играть регулирующую функцию по отношению к нижним уровням. Здесь качество (информативность) энергии, как меры ее концентрации, становится синонимом осмысленности, а понятие информации приобретает общепринятый смысл.

Дата добавления: 2014-01-07