2.2. Жизнь как термодинамический процесс

Поток солнечной энергии, воспринимается на Земле молекулами живых клеток растений и преобразуется в энергию химических связей. Создаваемые таким образом химические вещества последовательно переходят от одних организмов к другим. Вначале эти вещества переходят от растений к растительноядным животным. Затем от них эти вещества в форме белковой пищи переходят к плотоядным животным первого порядка, второго порядка и т.д.

Этот переход представляет собой последовательный поток вещества и энергии.

Но и вещество и энергия в пищевой цепи постепенно рассеиваются. Так, если температура того или иного тела выше, чем температура окружающей среды, то общая температура системы среда-тело стремится к выравниванию. Тело будет отдавать энергию до тех пор, пока его температура и температура окружающей среды не станут одинаковы и дальнейшие энергетические процессы станут невозможными. Здесь "работает" второй закон термодинамики и о такой системе говорят, что она находится в состоянии теплового равновесия или максимальной энтропии.

Энтропия отражает возможности превращения энергии и рассматривается как мера неупорядоченности системы. Если бы поток солнечного излучения, поступающего к Земле, только рассеивался, то жизнь на Земле была бы невозможной.

Чтобы энтропия системы не возрастала, система должна извлекать энергию" извне, т.е. непрерывно поддерживать, либо накапливать ее.

Живые организмы существуют именно таким образом. Они выполняют работу за счет потребления энергии из сложно организованных (упорядоченных) молекулярных структур,- сахаров, жиров, белков, и т.д. входящих в состав их пищи.

Часть энергии, получаемой живыми организмами из пищи, теряется, расходуясь на поддержание их жизненных процессов, а часть передается организмам последующих пищевых уровней.

Началом всего этого потока является процесс в растениях - фотосинтез, при котором происходит повышение упорядоченности деградировавших органических и минеральных веществ в клетках живых растений.

Используя солнечную энергию и минеральные соли, растение трансформирует энергию квантов света (фотонов) в энергию химических связей своего органического вещества.

Человеческое общество радикально изменяет эти процессы, преобразуя биосферу. В связи с этим формулируется закон компенсации энтропии биосферы:

Повышение упорядоченности антропогенных систем биосферы сопровождается непременным повышением неупорядоченности, т.е. (энтропии) природных систем.

Суть этого закона состоит в следующем. Природные системы, в основе существования которых находятся растения - фотосинтетики и заключенная в продуктах их жизнедеятельности энергия, характеризуются высоким уровнем упорядоченности и сбалансированности происходящих в них энергетических и биологических процессов.

Но растения могут усвоить только определенное количество энергии и использовать его для создания строго определенного количества биологического вещества.

На Земле процессы фотосинтеза уравновешиваются процессами дыхания, а избыточное органическое вещество исключается из круговорота и надолго депонируется в виде запаса (например, в виде каменного угля, торфа, донных отложений в океане и т.д.).

Антропогенные системы (т.е. промышленные и селитебные агломерации и агрокомплексы), не могут существовать за счет только приходящей солнечной энергии. Для обеспечения собственной упорядоченности они требуют больших энергетических и материальных дотаций извне: сырьевых полезных ископаемых, древесины и энергоносителей, которые запасены в земной коре в виде каменного угля, нефти, торфа и т.д. Получение этих дотаций реализуется из природных систем биосферы и сопровождается их глобальным разрушением на огромных территориях.

Отходы производства вызывают загрязнение среды нашего обитания.

Леса замещаются пустынями, реки и озера пересыхают, и жизнь в них прекращается. Образуются полностью нарушенные, "лунные" ‑ пейзажи. Характерный пример последних лет ‑ Аральское море. Это ведет к разрушению биосферы, которая, является незаменимым местом жительства человека.

Таким образом, жизнь-это процесс непрерывного извлечения некоторой системой энергии из окружающей среды, преобразования и рассеивания этой энергии при передаче ее по пищевым цепям.