Потоки энергии в биосфере. Устойчивость биосферы

Устойчивость биосферы.»
автор: Киселева О.Н.
учитель биологии и

экологии МАОУ «Лицей №37» г.Саратова

III порядка)
вторичная продукция
вторичная продукция
вторичная продукция
валовая первичная продукция
чистая первичная продукция

Детритоядные и

редуценты

минеральные вещества

фотосинтез

минерализация

Биологический круговорот веществ
(на примере пастбищной цепи)

практически вечной, не загрязняющей среду солнечной энергии, количество которой относительно

постоянно и избыточно

Характеристики солнечной энергии:

Избыток
2. Чистота
3. Постоянство
4. Вечность

Устойчивость биосферы.»

проблемы возникают в результате
этого влияния ?

III порядка)
вторичная продукция
вторичная продукция
вторичная продукция
валовая первичная продукция
чистая первичная продукция

Детритоядные и

редуценты

минеральные вещества

R

R

R

R

D

E

D

E

D

E

D

E

фотосинтез

минерализация

R – энергия, теряемая при дыхании

D – естественная смерть

E – энергия, выделяемая с продуктами метаболизма

Биологический круговорот веществ
(на примере пастбищной цепи)

R

0,2%

неизменных внешних условиях, ее полная энергия остается постоянной.
Формулировки первого

закона (начала) термодинамики:
Энергия не создается и не уничтожается.

2. В любой изолированной системе общее количество энергии постоянно.

3. Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы над внешними телами.

4. Это одна из форм закона сохранения энергии.

III порядка)
вторичная продукция
вторичная продукция
вторичная продукция
валовая первичная продукция
чистая первичная продукция

Детритоядные и

редуценты

минеральные вещества

R

R

R

R

D

E

D

E

D

E

D

E

фотосинтез

минерализация

R – энергия, теряемая при дыхании

D – естественная смерть

E – энергия, выделяемая с продуктами метаболизма

Биологический круговорот веществ
(на примере пастбищной цепи)

R

0,2%

только переходит из одной формы в другую (Е света →

Е химических связей органических соединений; Е химических связей органических соединений → тепловая Е).

В применении к экологическим системам:

переходит от тел менее нагретых к телам более нагретым.

2.

Все самопроизвольные процессы в замкнутой неравновесной системе происходят в таком направлении, при котором энтропия системы возрастает; в состоянии теплового равновесия она максимальна и постоянна.

3. Процессы, связанные с превращением энергии могут протекать самопроизвольно лишь при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную.

Энтропия системы – это мера рассеивания энергии, степень внутренней неупорядоченности системы.
Ее величина связана со структурой самой системы. В равновесной системе энтропия высокая, в открытой сложноорганизованной – низкая.

III порядка)
вторичная продукция
вторичная продукция
вторичная продукция
валовая первичная продукция
чистая первичная продукция

Детритоядные и

редуценты

минеральные вещества

R

R

R

R

D

E

D

E

D

E

D

E

фотосинтез

минерализация

R – энергия, теряемая при дыхании

D – естественная смерть

E – энергия, выделяемая с продуктами метаболизма

Биологический круговорот веществ
(на примере пастбищной цепи)

R

0,2%

выше окружающей среды и организм отдает в эту среду больше

неупорядоченности, чем получает.

Принцип сохранения упорядоченности Пригожина
в открытых системах энтропия не возрастает, а уменьшается до тех пор, пока не достигается минимальная постоянная величина, всегда большая нуля.

Принцип экономии энергии Л. Онсагера:
при вероятности развития процесса в некотором множестве направлений, допустимых началами термодинамики, реализуется то, которое обеспечивает минимум рассеивания энергии.

III порядка)
вторичная продукция
вторичная продукция
вторичная продукция
валовая первичная продукция
чистая первичная продукция

Детритоядные и

редуценты

минеральные вещества

R

R

R

R

D

E

D

E

D

E

D

E

фотосинтез

минерализация

R – энергия, теряемая при дыхании

D – естественная смерть

E – энергия, выделяемая с продуктами метаболизма

Биологический круговорот веществ
(на примере пастбищной цепи)

R

0,2%

быть ни одного процесса связанного с превращением энергии без потери

некоторой ее части (т.е. эффективность самопроизвольного превращения энергии всегда меньше 100 %). В экосистемах часть энергии превращается в недоступную тепловую и, следовательно, теряется. Поэтому жизнь на Земле не возможна без притока солнечной энергии.

энергия, выделяемая с
метаболитами
D – естественная смерть
W – фекалии
R –

дыхание

R

другой, более высокий уровень в среднем около 10% поступившей на

предыдущий уровень энергии.

энергия, выделяемая с
метаболитами
D – естественная смерть
W – фекалии
R –

дыхание

R

постоянно поглощающая из окружающей среды энергию, вещество и информацию, уменьшая

энтропию внутри себя, но увеличивая вовне в связи с рассеиванием тепловой энергии на каждом трофическом уровне.

увеличения их внешней работы – воздействия этих систем на окружающую

среду.

энтропия
5. Внесение большого количества
антропогенной энергии

продукции биосферы, хотя по закону Линдемана это потребление не должно

превышать 1%. Это приводит к снижению устойчивости и разрушению природных экосистем.

2. Человек изменяет термодинамические процессы в биосфере, привнося антропогенную энергию (ископаемого топлива, атомного ядра, ГЭС и др.), что увеличивает поток тепловой энергии с поверхности планеты. Эта энергия накапливается в атмосфере, что приводит к глобальному изменению климата планеты.

3. Замена естественных экосистем на агроэкосистемы приводит к росту энтропии, а значит снижению устойчивости биосферы.

4. Увеличение энтропии приводит к экстенсивному течению эволюции, что может привести к саморазрушению живой материи или глобальному изменению видового состава и всего облика биосферы.

в списке.
Выбрать любую проблему, возникающую вследствие изменения потоков энергии и

предложить пути её решения.
По желанию:
предложить формулировку темы экологического проекта в области энергетических проблем биосферы, собрать дополнительный материал, иллюстрирующий данные проблемы, для организации работы над экологическим проектом.