39. Самоорганизация в неживой природе.

Самоорганизация - процесс эволюции от беспорядка к порядку. Естествен-но энтропия системы, в которой происходит самоорганизация, должна убывать. Однако это ни в коей мере не противоречит закону возрастания энтропии в замкнутой системе т.е. второму началу термодинамики. Самоорганизация происходит в системах, состояние которых в данный момент существенно отлично от состояния статистического равновесия. Самопроизвольное (спонтанное) отклонение от состояния статистического равновесия и называется флуктуацией. Наличие флуктуаций характерно для любой системы, содержащей большое число. В 1900 г. была опубликована статья Ч. Бенара с фотографией структуры, по виду напоминавшей пчелиные соты (рис. 16.1). Эта структура образовалась в ртути, налитой в плоский широкий сосуд, подогреваемый снизу, после того, как перепад температуры между верхним и нижним слоем жидкости превысил некоторое критическое значение. Весь слой ртути (то же происходит и с другой вязкой жидкостью, например, растительным маслом) распадался на одинаковые вертикальные шестигранные призмы с определенным соотношением между стороной и высотой - ячейки Бенара. В центральной области призмы жидкость поднимается, а вблизи вертикальных граней - опускается. В поверхностном слое жидкость растекается от центра к краям, в придонном - от границ призм к центру. По сравнению с однородным состоянием такие конвективные ячейки, очевидно, являются более высокоорганизованной структурой.

Примерами образования структур являются автоколебания. Звуковые автоко-лебания возникают в смычковых и некоторых духовых инструментах, когда равномерное (бесструктурное по времени) движение смычка или струи воздуха приводят к возникновению периодической волны (то, что звуки производит живой человек не является принципиальным, завывания ветра также являются подобными автоколебаниями). Электрические или электромагнитные автоколебания образуются в генераторах электрических сигналов, используемых в радио, телевидении, компьютерах, а также в оптических квантовых генераторах -лазерах.

Автоколебания в механических часах, вообще говоря, самопроизвольно не возникают, однако, при соответствующих условиях, например, если часы-ходики поместить на ветру, такая автогенерация становится возможной.

Автоколебания возникают и при некоторых химических процессах. Классиче-ским примером химической реакции этого типа является реакция Белоусова - Жаботинского, наблюдавшаяся в смеси серной кислоты, малоновой кислоты, сульфата церия (Се) и бромида калия. В процессе этой реакции ионы Се4+, находящиеся в растворе, периодически превращаются в ионы Се3+ и затем обратно. Внешне это проявляется в периодическом изменении цвета раствора. В зависимости от концентрации растворенных веществ период колебаний варьируется от 2 до 100 с. частиц.

40.Основные элементы биосферы.

1Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·10¹² т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·10¹⁸ т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.

2Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.

3Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.

4Биокосное вещество - вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

5Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.

6Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.

7Вещество космического происхождения.