- •1. Закон оптимума.
- •2. Закон неоднозначности действия фактора на разные функции организма
- •6. Правило взаимодействие различных факторов.
- •1. Почему изучают энергетику
- •2. Второе начало термодинамики и эволюция представлений об энтропии
- •3. Принципы термодинамики в экосистеме
- •1. Переработка энергии живым веществом биосферы
- •2.1. Поток солнечной радиации
- •2.2. Поглощение, рассеивание и отражение (альбедо) солнечной энергии
- •3. Радиационный баланс Земли как планеты
- •4. Тепловой (энергитический) баланс
- •1. Четыре правила (арфоризма) Бари Коммонера:
1. Суммарный химический состав живого вещества включат 11-13 элементов + еще 9 элементов, необходимых в микродозах.
2. На воспроизводство тех же реакций, что происходят в живом веществе, в неживой природе требуется на порядок больше энергии.
3. Температурные границы жизни: Некоторые организмы в латентном состоянии выносят от -270К (абс. ноль) до 180 град.С.
4. Ряд бактерий выносит давление в 12 тыс. атмосфер, споры и семена некоторых растений выносят абс. вакум.
5. Химические границы жизни. Споры и микроорганизмы могут сохранять жизнедеятельность в концентрированных растворах CuSO4,NaF,HCl. Споры бактерий выдерживают 10Mol H2SO4.
6. Радиация. Инфузории держат 45 млн. мкренген/час, некоторые бактерии обнаружены в котлах ядерных реакторов.
1. Переработка энергии живым веществом биосферы
Как указывал В. И. Вернадский, «живое вещество перерабатывает на нашей планете три различные формы энергии: 1) космическую лучистую энергию Солнца, тепловую и световую, 2) космическую атомную энергию радиоактивного распада, причина которого неизвестна, но который охватывает, по-видимому, все элементы (-,-,-излучении), и 3) космическую, исходящую из нашей галактикии (Млечного пути) энергию рассеянных элементов» (1965, стр. 283).
В результате этой переработки энергия живого вещества проявляется обратно принципу энтропии Клаузиуса; живое вещество на земной поверхности создает свободную энергию, способную производить работу и соответственно вызывать огромные химические и физические изменения на нашей планете, непрерывно действующие по крайней мере 2—3 млрд. лет.
2.1. Поток солнечной радиации
Поток солнечной радиации на среднем расстоянии Земли от Солнца приблизительно равен 1000 ккал/см2год. Вследствие шарообразности Земли на единицу поверхности внешней границы атмосферы в среднем поступает 1/4 от общей величины потока — около 250 ккал/см2год, причем приблизительно 170 ккал/см2год поглощается Землей как планетой.
2.2. Поглощение, рассеивание и отражение (альбедо) солнечной энергии
Заметная часть поступающей от Солнца радиации поглощается и рассеивается в атмосфере, а также отражается обратно в мировое пространство. Альбедо сухого снега 0,95, влажного и грязного снега - 0,40-0,50 влажной ченноземной почвы 0,05, естественных поверхностей со сплошным растительным покровом - 0,20-0,25.
Спектр и состав солнечного излучения Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,3 мкм не проходит ниже озонового слоя атмосферы (на высоте около 25 км), и это очень удачно, поскольку такое излучение летально для незащищенной протоплазмы. Максимум излучения в солнечном спектре приходится на область видимой части спектра (длины волн от 0,40 до 0,75 мкм). Наряду с этим значительное количество энергии передается в виде инфракрасной радиации с длинами волн более 0,75 мкм. Ультрафиолетовая радиация (длина волн менее 0,40 мкм) сравнительно невелика, но она оказывает большое влияние на различные биологические процессы.
Поглощение растительностью различных лучей спектра
Растительность сильно поглощает синие и красные лучи, зеленые поглощаются слабее, ближнее инфракрасное излучение поглощается очень слабо, а дальнее инфракрасное излучение—сильно (Гейтс, 1965). Итак, тенистая прохлада создается в лесу благодаря тому, что листва поглощает много видимого и дальнего инфракрасного излучения. Синий и красный свет (0,4—0,5 и 0,6—0,7 мкм соответственно) поглощаются особенно сильно, хлорофиллом, а энергия дальнего инфракрасного излучения— влагой листьев и окружающими их водяными парами. Таким образом, зеленые растения эффективно поглощают синий и красный свет, наиболее важный для фотосинтеза. Как бы отбрасывая ближнее инфракрасное излучение, несущее основную часть солнечной тепловой энергии, листья наземных растений избегают перегрева. Водные растения к тому же еще и охлаждаются водой.