Животът като термодинамичен процес - Същност и основни въпроси на екологията

Животът е особена форма на съществуване и движение на материята, по-висша по отношение на физическите и химичните форми. Животът е начин на съществуване на белтъчните тела. Според съвременните концепции протеиновото тяло е организиран макромолекулен набор от редица отделни вещества: аминокиселини, нуклеинови киселини и други съединения.

Непрекъснатият поток от слънчева енергия, възприеман от молекулите на живите клетки в процеса на фотосинтеза, се преобразува в енергията на химичните връзки. Създадените по този начин химикали преминават последователно от един организъм в друг: от растения към тревопасни животни, от тях към месоядни животни от първи ред, след това от втори ред и т.н.

Ако температурата на тялото е по-висока от температурата на околната среда, т.е. има известен градиент, тогава общата температура на системата "тяло-среда" клони към равновесие. Тялото ще отделя топлина, докато температурата му се изравни с температурата на околната среда. В крайна сметка енергията на всяко живо тяло може да се разсее в топлинна форма, след което се установява състояние на термодинамично равновесие и по-нататъшните енергийни процеси стават невъзможни. За такава система се казва, че е в състояние на максимална ентропия. По този начин ентропията отразява възможностите за преобразуване на енергия и се счита за мярка за безпорядъка на системата.

За да не се увеличава ентропията на системата, организмът или системата трябва да извлече "подредеността на организацията" някъде отвън, т.е. непрекъснато поддържайте, натрупвайте го срещу градиента. Организмът трябва да извлече отрицателна ентропия или негентропия от околната среда.

Живите организми са в състояние да вършат работа срещу просто подравняване.среда поради образуването на сложни подредени молекулни структури. Ясно е, че за да работи срещу градиентите, екологичната система трябва да получи подходяща енергийна субсидия. Тя го получава от слънцето, като по същество е отворена система. Живият организъм извлича негентропия от храната, използвайки подредеността на своите химични връзки. Част от енергията се губи за поддържане на живота на собствения организъм, част се прехвърля на организми на следващи хранителни нива. В началото на този поток стои процесът на автотрофно хранене на растенията - фотосинтезата, при който се увеличава подредеността на разградените органични и минерални вещества. В същото време ентропията намалява поради "свободната" енергия на Слънцето.

Според втория закон на термодинамиката енергията на всяка система се стреми към състояние на термодинамично равновесие. Същото може да се случи с общности от живи организми, например в гора, ако потокът и преносът на енергия се прекъснат, разрушавайки асимилационния апарат.

По този начин животът може да се разглежда като процес на непрекъснато извличане на енергия от околната среда от някаква система, трансформация и разсейване на тази енергия по време на предаване от една връзка към друга.

1. Какво е животът.
2. Кръговрат на материя и енергия.
3. Ентропия.
4. Негентропия (подреденост). Ролята на слънцето и храната.