Энергия в экосистемах. Для функционирования любой экосистемы необходимы:

1. Солнечная либо другая энергия.

2. Элементы питания в виде неорганических и органических компонентов, содержащихся в почвах, воде, донных отложениях.

3. Автотрофные и гетеротрофные организмы, осуществляющие процесс концентрации энергии, образования органического вещества и перераспределение его в биосфере Земли.

В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным биомам экосистем, которые всегда могут повторно использоваться, энергия может быть использована только один раз. Экосистемы — открытые биологические системы, и односторонний приток энергии определяется действием законов термодинамики.

Первый закон термодинамики гласит, что «энергия может превращаться из одной формы в другую, но не может быть создана или уничтожена». Пример, в экосистемах солнечная энергия переходит в потенциальную энергию, создаваемых органических веществ.

Второй закон термодинамики: «Не существует ни одного процесса, связанного с превращениями или перераспределения энергии без потерь некоторой части энергии». Это означает, что не существует процессов, идущих со стопроцентной эффективностью, часть энергии обязательно рассеивается в форме тепла.

Первоисточником энергии для экосистем служит Солнце, и поток энергии превышает 20млн.Эдж (1018Дж).

Из за шарообразности Земли, к границе атмосферы приходит только ¼ этого потока. К поверхности Земли поступает 1,54 ЭДж (7%). Из этого количества отражается от поверхности 30%, превращается в тепло 46%, идет на испарение и выпадение осадков (участвует в круговороте воды) 23%, фотосинтез 0,8%, участвует в перемещении ветровых и водных масс 0,2%.

Для сравнения, собственное тепло Земли 0,5% от солнечной энергии, энергия приливов и отливов 0,0017%.

Вся продуктивность всех экосистем в перерасчете на энергию составляет менее 1% от солнечной. Величина падающей на землю энергии 1,54ЭДж, в 5 раз превышает все годовое производство энергии на всех электростанциях и в 5,5 раз энергию всех энергетических полезных ископаемых, доступных для человечества и накопленных в течении как минимум 100млн.лет.

На границе земной атмосферы с космосом количество солнечной энергии практически постоянно, она определяется величиной 1,98 калорий/см² в минуту, и называется «солнечной постоянной».

Незначительное использование солнечной энергии в фотосинтезе обусловлено причинами:

1) Проходя через атмосферу, излучение ослабляется атмосферными газами и пылью.

Степень ослабления зависит от длины волны:

• Через озоновый слой почти не проходят УФ лучи с длиной волны 320-390 нм(10 в -9 м).

• При прохождении через плотные облака и воду меньше всего ослабляется видимый свет, из-за его отражения и преломления фотосинтез может идти и в пасмурную погоду

Лучистая энергия, достигающая земной поверхности в ясный день, состоит на 1-10% из УФ лучей, 45-49% видимый свет, 45-49% инфракрасное излучение. Величина фотосинтетически активной радиации ФАР составляет 45%.