Лекции для студентов

Курс лекций по “Общей экологии”. Часть 1

Энергия в экосистемах

Законы преобразования энергии. Энергия (гр. деятельность) — источник жизни, основа и средство управления всеми природными и общественными системами.

Энергия — одно из основных свойств материи — способность производить работу. Законы превращения энергии проявляются во всех процессах, происходящих в природе и обществе, включая экономику, культуру, науку и искусство. Энергия — движущая сила мироздания. Компонент энергии есть во всем: в материи, информации, произведениях искусства и человеческом духе.

Фундаментальные законы термодинамики имеют универсальное значение в природе. Любая естественная или искусственная система, не подчиняющаяся этим законам, обречена на гибель. Для управления энергетическими процессами прежде всего необходимо понять роль энергии в экологических системах. Знание закономерностей энергетических потоков в природных экосистемах поможет предсказать будущее антропогенных систем.

Состояние экономики определяется соотношением между энергией, которую человек эффективно использует на данной территории, и количеством энергии, импортируемой извне. Если эксплуатация источников энергии происходит с той же интенсивностью, с какой обнаруживают новые источники, то формируется благополучное общество. Если энергетические траты превышают имеющиеся ресурсы, то это приводит к их истощению и кризису в экономике. Проекты, связанные с изменением окружающей среды, также необходимо оценивать с позиций энергоэффективности. Например, не всякая переработка отходов нужна, поскольку некоторое количество отбросов является энергетическими ресурсами биосферы. Энергетический подход помогает определять, какой уровень жизни наиболее соответствует природным возможностям. Будущее человечества зависит от объединения энергетики, экономики и экологии (трех «э») в единую систему взаимосвязанных явлений и процессов. Изучение таких систем требует системного и энергетического подхода, поскольку энергия — это тот фундамент, который позволяет перевести природные ценности в разряд экономических а экономические оценивать с позиций экологии.

Природные экологические системы могут служить моделью общих принципов управления основанного на энергетических процессах. Эти системы существуют на Земле много миллионов лет. Изучив природные системы, можно познать многие законы, справедливые для антропогенных экосистем. Несмотря на огромное разнообразие природных систем, приспособленных к конкретным климатическим и биологическим условиям существования, в их поведении есть общие черты, связанные с принципиальным сходством энергетических процессов.

Превращение энергии Солнца в энергию пищи путем фотосинтеза, происходящего в зеленом листе, находится в соответствии с двумя законами термодинамики. Солнечная энергия Q_сол ,получаемая поверхностью зеленого листа, уравнивается рассеянной (отраженной и тепловой)q_расс и концентрированной (фотосинтезируемого вещества)q_конц формами энергии: Q_сол = q_расс + q_конц .