19. Энергетика и термодинамика экосистем

Движение энергии удобнее рассмотреть на примере опр экосистемы. Крупные экосистемы имеют все промежуточные уровни, которые проходит энергия (от солн света до тепла). Все процессы жизнедеятельности сопровождаются ростом энтропии. И чтобы не погибнуть организм должен потреблять из окр среды отрицательную энтропию. Пища, информация – отрицат энтропия. Система выделения избавляет от избытка энтропии (глюкоза сгорает, образуя газ и воду, они выходят из организма, вынося избытки энтропии). Свободная энтропия полученная с пищей, исп организмом для эндотермических реакций (для синтеза сложных молекул, для ремонта организма, на упорядочение внутр структуры). Накопление внутри орг свободной энтропии – продукция. Орг имеющие сложную молек структуру могут служить пищей для др орг, при этом их структура будет подвергаться разрушению, и освободившаяся при этом свободная энергия будет использована другим орг для своих целей, таким образом формир пищевые цепи. В цепи происх перенос энергии, путем поедания одних орг другими. Цепи иерархичны. Состоят из орп последовательности трофических уровней. Орг находящийся на опр трофич уровне, приспособленным природой для опр типа пищи, в качестве которой выступают организмы стоящие на предыдущем трофическом уровне. Пастбищная трофич цепь: на вершине цепи зеленые растения. Энергия от света, вещества из почвы. Они сип узкий диапазон видимого света (а380-740). Потом – гетеротрофы – травоядные (консументы 1 порядка), хищники (консументы 2 порядка), хищники хищников (консументы 3 порядка). Потом редуценты (деструкторы), возвращают вещества в круговорот. И последние сапрофаги. С одного уровня на другой переходит 10% энергии, остальные 90% тратятся самим орг. Кол-во трофич уровней всегда ограничено, не превышает 5. Поэтому кол-во живого вещ-ва на каждом уровне примерно на порядок меньше (в 10 раз), чем на предыдущем.

20.Биоразнообразие биосферы как результат эволюции

В относительно короткие промежутки развития экосистем (сукцессий), и в долговременной эволюции таких экосистем, как биосфера, на протекающие в них процессы оказывают влияние: аллогенные (внешние) факторы – геологические и климатические;  автогенные (внутренние) процессы, обусловленные только живым компонентом. Благодаря действию и взаимодействию этих факторов сформировались биологическое разнообразие на внутривидовом, межвидовом и на биосферном уровнях. Основа устойчивости биосферы (экосферы) – разнообразие составляющих ее экосистем. Простейшие анаэробы, из которых состояли первые на Земле экосистемы, образовались из этих органических веществ и, возможно, других, синтезируемых под воздействием мощного ультрафиолетового излучения. Тогда еще не было кислорода в атмосфере и, следовательно, озонового слоя, который сейчас является преградой для этого излучения. Первыми автотрофами стали прокариоты – сине-зеленые водоросли и, возможно, цианобактерии. Затем 1,5-2 млрд. лет тому назад появились первые одноклеточные эукариоты и, в результате изначального господства r-отбора, произошел мощный популяционный взрыв автотрофных водорослей, что привело к избытку в воде кислорода и к его выделению в атмосферу. Произошел переход восстановительной атмосферы в кислородную, что способствовало развитию эукариотических организмов и появлению многоклеточных около 1,4 млрд. лет назад. Примерно 600 млн. лет назад, содержащие кислорода в атмосфере достигло 0,6%, а затем произошел ещё один эволюционный взрыв – появились новые формы жизни – губки, кораллы, черви, моллюски. Дальше содержание кислорода впервые стало близко к совершенству, и к этому времени жизнь не только заполнила все моря, но и вышла на сушу. Растительный покров, достаточное количество кислорода и питательных веществ в дальнейшем привели к возникновению таких крупных животных, как динозавры, млекопитающие и, наконец, человек. Но, несмотря на обилие автотрофов, примерно 300 млн. лет назад, содержание кислорода в атмосфере упало до 5% от современного уровня и повысилось содержание углекислого газа. Это привело к изменению климата, снижению интенсивности процессов размножения и, как следствие, к бурному накоплению массы отмерших органических веществ, что создало запасы ископаемого топлива (каменный уголь, нефть). Затем содержание кислорода стало снова повышаться. Примерно 100 млн. лет назад, отношение О₂/СО₂  близко к совершенству, хотя и испытывало колебания в определенных пределах. Из истории развития атмосферы ясно, что человек абсолютно зависим от других организмов, населяющих среду, в которой он обитает. Только от их жизнедеятельности и от их разнообразия зависит стабильность атмосферы и, следовательно, биосферы.