Гипотезы, теории экологии

ГИПОТЕЗА ГЕИ. В основе гипотезы Геи заложено широко известное в традиционной экологии положение о том, что организмы контролируются абиотической средой (физическими факторами), в свою очередь, организмы влияют на абсолютную среду и контролируют ее самыми разнообразными способами. Таким образом, существует биологический контроль на глобальном уровне. Это и явилось основой гипотезы Геи (древнегреческая богиня Земли). Создана гипотеза Джейсом Лавлоком (James Lovelok) - физиком, изобретателем, инженером, а также Линном Маргулисом (Jynn Margulis) - микробиологом и опубликованная в ряде статей и книг в 1973-1979 г.г. Толчком к созданию гипотезы Геи послужил тот факт, что химия атмосферы и сильно забуференная физическая среда Земли резко отличается от условий на любой другой планете Солнечной системы. Объяснить то, что атмосфера Земли с ее уникально высоким содержанием кислорода и низким содержанием двуокиси углерода, а также с умеренными температурными условиями и условиями кислотности на поверхности Земли можно только если учесть (предположить), что основную роль здесь сыграла буферная активность ранних форм жизни. В дальнейшем она продолжалась координироваться активностью растений и микроорганизмов, сглаживающей колебания физических факторов, которые проявлялись бы в отсутствии хорошо организованных живых систем. Например, аммиак, выделяемый организмами, поддерживает в почвах и донных осадках рН, благоприятную для жизнедеятельности самых разнообразных организмов. Без этого продукта жизнедеятельности организмов рН в почве могло бы стать таким низким, что лишь очень немногие виды организмов оказались бы способными выжить в таких условиях.

Одум Ю. (1986) приводит таблицу сравнительного состава атмосферы и температурных условий на Марсе, Венере, Земле, доказывающая, что вероятнее всего именно организмы играли основную роль в развитии и регуляции геохимической среды, благоприятной для них. Регулирующая система ("Гея") делает Землю сложной, но единой кибернетической системой. Все это весьма гипотетично, к тому же пока не найдена реальная сеть системы контроля, хотя большинство признают сильное биологическое влияние на атмосферу. Человек интенсивнее, чем другие организмы пытается изменить физические условия среды для удовлетворения своих нужд, не замечая, что "рубит сук, на котором сидит". Огромные города - всего лишь паразиты в биосфере, если рассматривать их, исходя из потребностей человека в ресурсах жизнеобеспечения, т.е. в воздухе, воде, горючем и пище. Чем крупнее и благоустроеннее становятся города, тем больше им ресурсов требуется и тем больший вред они наносят своему "хозяину" - природной среде.

Формулируя кратко сущность гипотезы Геи можно сказать, что это биологическая регуляция геохимической среды. Но осознать это можно при условии знаний первого и второго законов термодинамики.

Первый закон термодинамики, или закон сохранения энергии гласит, что энергия может переходить из одной формы в другую, но она не исчезает и не создается заново.

Второй закон термодинамики, или закон энтропии, формулируется по-разному, в частности, таким образом: процессы, связанные с превращением энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную (деградирует). Например, тепло горячего предмета самопроизвольно стремится рассеяться в более холодной среде. Второй закон термодинамики можно сформулировать и так: "поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии, эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии (например, света) в потенциальную (например, энергию химических соединений протоплазмы) всегда меньше 100%. Энтропия - (от греч. entropie) - поворот, превращение) - мера количества связанной энергии, которая становится недоступной для использования. Этот термин используется как мера измерения упорядоченности, которая происходит при деградации энергии.

Важнейшая термодинамическая характеристика организмов, экосистем и биосферы в целом - способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т.е. состояние с низкой энтропией. Низкая энтропия достигается постоянным и эффективным рассеянием легко используемой энергии ( например, энергии света или пищи) и превращением ее в энергию, используемую с трудом (например, в тепловую). Упорядоченность поддерживается за счет дыхания всего сообщества, которое постоянно откачивает из сообщества неупорядоченность. Поэтому экосистемы - термодинамические системы, постоянно обменивающиеся с окружающей средой энергией и веществом, уменьшая этим энтропию внутри себя, но увеличивая энтропию во вне, в согласии с законами термодинамики.