19. Энтропия открытой сильнонеравновесной живой системы в стационарном состоянии.

Второе начало термодинамики описывает эволюцию изолированных систем как изменение, связанное с возрастанием энтропии, т.е. переходом от упорядоченных состояний к хаотичным, от сложного к простому. Такая направленность эволюции противоположна направленности эволюционных процессов в биологии. Возникшее кажущееся противоречие было снято с появлением неравновесной термодинамики, исследующей необратимые процессы в неравновесных открытых системах. Это такие системы, в которых неравновесное состояние поддерживается стационарно притоками энергии и вещества извне. В неравновесной термодинамике определяются условия, при которых энтропия открытых систем может убывать, что означает возрастание упорядоченности в таких системах, формирование в них новых структур.

 Эволюция сложных природных неравновесных систем рассматривается как процесс самоорганизации в них. Самоорганизация означает образование в системе определенной упорядоченной структуры без внешнего организующего воздействия.

Когда система находится в неравновесном состоянии, и нет внешнего воздействия, то возникающие процессы переноса приводят систему в состояние ТД равновесия в соответствии с законом возрастания энтропии.  Если же состояние неравновесно, и процессы переноса достаточно интенсивны, то на фоне общего стремления к равновесию могут возникать подсистемы, в которых энтропия локально убывает, а упорядоченность возрастает. В изолированной системе локальное уменьшение энтропии является временным, в открытой системе возможно возникновение стабильных диссипативных упорядоченных структур.

     Локальной понижение энтропии, соответствующее локальной упорядоченности, обычно ничтожно мало по сравнению с суммарным увеличением энтропии системы в целом. Рождение локальных упорядоченных структур приводит к ускорению общего увеличения энтропии.

     Необходимо отметить, что процесс образования упорядоченных структур в сильнонеравновесных системах неизбежен, он отражает стремление системы перейти к равновесному состоянию. Упорядоченные структуры реагируют на изменение внешних условий более чутко и разнообразно. Они могут легко разрушаться или превращаться в новые структуры. Нередко образование новой структуры невозможно без наличия предыдущей. В этом случае изменение состояний системы при изменении условий ее существования представляет собой однонаправленный процесс смены в ней одного порядка а другой, т.е. эволюцию .

20. Источник энтропии

21. Автотрофы и гетеротрофы.. Связь между ними.

АВТОТРОФЫ, организмы, синтезирующие нужные им органические вещества из неорганических соединений. К автотрофам относятся наземные зелёные растения (образуют органические вещества из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза), водоросли, фото– и хемосинтезирующие бактерии (см. Хемосинтез). Будучи основными продуцентами органического вещества в биосфере, обеспечивают существование всех других организмов.

ГЕТЕРОТРОФЫ, организмы, существующие за счёт использования готовых органических веществ, синтезированных автотрофами. Эти вещества, разлагаясь до более простых соединений, дают гетеротрофам как материал для построения тела, так и энергию для жизненных процессов. К гетеротрофам относятся растительноядные и плотоядные животные, человек, грибы, а также растения и микроорганизмы, не обладающие способностью к фотосинтезу и хемосинтезу – образованию органических веществ за счёт энергии химических реакций. Особыми типами гетеротрофного питания являются паразитизм и сапрофитизм. Последний характерен для грибов (напр., для дрожжей) и бактерий, поглощающих органические вещества в растворённом виде через клеточные стенки. Граница между автотрофами и гетеротрофами не всегда бывает чёткой. Так, некоторые простейшие, в темноте питающиеся как гетеротрофы, на свету превращаются в автотрофов.

Автотрофы и гетеротрофы связаны между собой питанием ( пищевыми цепями ) и энергетически, в результате чего существование одних из них зависит от других и наоборот.

Автотрофы и гетеротрофы трофически связаны между собой. Они формируют пищевые ( трофические ) цепи — ряды организмов, последовательно извлекающих вещества и энергию из исходного пищевого ( кормового ) продукта фотосинтетического и хемосин-тетического происхождения. Каждый вид организмов, потреблявших энергию пищи, служит звеном трофической цепи. В классификации по трофическому признаку организмы подразделяют не на виды, а на группы по характеру питания, т. е. по тому, какое звено пищевой цепи они занимают. Первый трофический уровень составляют растения и другие автотрофы, второй — растительноядные животные, третий — хищники, четвертый — хищники второго порядка и т. д. Они формируют трофическую экологическую пирамиду.

Автотрофы синтезируют органические вещества, а гетеротро-фы их потребляют. При этом происходит расщепление органических веществ. Если продукты расщепления вновь используются автотро-фами, возникает круговорот между организмами, населяющими экосистему. Биотическую и абиотическую части экосистемы связывает непрерывный обмен материалом — круговороты питательных веществ, энергию для которых поставляет Солнце.