3. Негэнтропийный взгляд на экологические проблемы
Основная проблема, связанная с загрязнением окружающей среды, обусловлена термодинамическими ограничениями, заложенными в самой природе. Причины загрязнения ОС можно свести к следующим.
1. Неэффективное использование энергии, либо использование так называемых «деградированных форм энергии» для получения энергии более высокого качества, что требует привлечения огромных мощностей. Потребляя запасенную в природных структурах энергию нефти, газа и угля, человек вносит в биосферу хаос и разрушает ту упорядоченность (энергию химических связей высокомолекулярных соединений), которую создала свободная энергия солнечного излучения.
2. Рост мощностей для удовлетворения растущих потребностей современного общества.
Первые две причины объясняют, почему самой разрушительной по своему воздействию на природу из всех областей человеческой деятельности является энергетика.
Следующие причины связаны с предыдущими, однако, они не носят абсолютного характера и являются субъективными, т.е. зависящими от сознания и воли людей.
3. Использование неэффективных преобразователей энергии.
4. Нежелание поставщиков энергии перерабатывать вторичные продукты.
Действие этих причин можно значительно ослабить на путях научно-технического прогресса, хотя это требует значительных средств и определенной перестройки общественного сознания.
Из рассмотренного ранее вопроса о термодинамике живых систем следует, что негэнтропия, т.е. отрицательная энтропия, одной из составляющих которой является высококачественная энергия, необходима как в качестве фундамента жизни, так и для обеспечения производственной деятельности человечества. Негэнтропия является необходимым условием существования направленных процессов и образования упорядоченных структур. Для того, чтобы не возникало противоречий между деятельностью человека и объективными тенденциями развития материального мира, человек должен научиться правильному использованию запасов негэнтропии. А эта задача связана, прежде всего, с оптимальным выбором источников энергии.
В течение долгого времени традиционные источники негэнтропии – непосредственно солнечное излучение и его опосредованные формы:падающая вода, сила ветра приливов и отливов, природные топлива – поставляли человеку все необходимые для определенного уровня развития общества блага. Оптимальное расстояние от Земли до Солнца – этого гигантского термоядерного реактора обусловило возникновение и развитие жизни на нашей планете.
Обычно показателем технического развития общества служит количество потребляемой в единицу времени (обычно за год) энергии DE(t). Однако, из вышесказанного следует, что правильнее было бы оценивать потребление негэнтропии, исходя из реально возможных запасов негэнтропии. Это означает, что необходимо использовать объективные критерии научно-технического прогресса наряду со степенью истощения природных ресурсов и загрязнения ОС.
Из второго начала термодинамики следует, что любая машина теряет энергию, однако, можно использовать наиболее эффективные источники энергии, например, гравитационную энергию (энергия приливов, водопадов) для преобразования ее в электрическую. ( В настоящее время доля этих источников энергии в экономике индустриально развитых стран не превышает 8%). Хотя процесс деградации энергии неизбежен, 2-е начало не запрещает с помощью внешней работы преобразовывать продукты деградации в менее опасные. При этом возникает потребность в разработке и строительстве специальных устройств для переработки отходов, при этом важную роль должна сыграть информация, которая поддается преобразованию и «усилению». Дело в том, что даже деградированные формы массы (вещества – побочных продуктов, продуктов разложения) и энергии могут принять участие в процессах по организации информации. Примером такого организующего эффекта деградированных форм энергии и массы является генетическая мутация, получившая название «индустриальный меланизм». В загрязненной среде мутанты обладают наибольшими шансами на выживание. Загрязнение изменило характер многих экосистем, распределение живых организмов стало зависеть от характера загрязнения, а это тоже информация. Проблема в том, как оптимально использовать эти явления и управлять ими. В настоящее время информационный подход эффективно используется в системе экологического мониторинга – автоматизированного слежения и контроля параметров окружающей среды.
Роль информатизацииобщества. Энергетические затраты на производство информации невелики по сравнению с выигрышем, получаемым в энерго- и материалоемких процессах, управляемых с ее помощью. Это ярко проявляется в ходе так называемойинформационной революциинашего времени. Так всего за три десятилетия быстродействие ЭВМ выросло более чем в 200 раз и продолжает расти, на несколько порядков вырос объем машинной памяти, причем предел эффективности ЭВМ еще далеко не достигнут. В то же время, не оправдались надежды на переход к так называемым безбумажным технологиям благодаря введению электронного документооборота. Наоборот, во всем мире расход бумаги резко возрос, что, безусловно, усиливает негативные воздействия на окружающую среду.
Разнообразие и устойчивость. Для самопроизвольно развивающейся экологической системы существует тенденция к усложнению, к вытеснению низкоорганизованных видов высокоорганизованными. Это проявляется в виде экологическойсукцессии: пустое поле зарастает сначала сорняком, потом – цветами, кустарниками, деревьями, которые становятся все более разнообразными по видам. Система стремится к своему наиболее зрелому состоянию –климаксу. Экосистемы приобретают более длинные цепи питания, и взаимосвязи внутри системы усиливаются. Энергия в таких системах используется наиболее эффективно, так как все составляющие ее части оптимально «подогнаны» друг к другу.Таким образом, наиболее устойчивы те системы, которые состоят из максимального числа видов.Это относится и к человеческому обществу, разнообразие которого – залог его устойчивости и развития [2].
К началу документа
Контрольные вопросы
1. Когда начали формироваться представления о биосфере? 2. Кто автор термина «биосфера»? 3. Что такое биосфера? 4. Чем ограничена биосфера? 5. Что изучает экология?
6. Что такое трофическая цепь? 7. Поясните роль продуцентов, консументов и редуцентов в экологической системе. 8. Что такое экологический фактор. На какие категории они подразделяются? 9. Перечислите основные абиотические факторы. 10. Перечислите основные биотические факторы.
11. Назовите и объясните основные типы взаимоотношений между животными в биоценозе. 12. Сформулируйте закон Либиха. 13. Что такое лимитирующие факторы? Поясните. 14. Дайте определение экологической ниши. 15. Назовите основные глобальные экологические проблемы.
16. Что такое «парниковый эффект» и что является его причиной? 17. Какова роль озонового слоя? 18. В чем заключается опасность хлорфторуглеводородов? 19. Опишите кратко механизм образования «кислотных дождей». 20. В чем заключается опасность вырубки влажных тропических лесов?
21. Объясните понятие «ноосферы». 22. Как объяснить загрязнение ОС с позиций термодинамики? 23. Может ли деградированная энергия стать источником организации информации? Поясните. 24. Что является главным источником негэнтропии на Земле? 25. Как связаны разнообразие в экологической системе и ее устойчивость?
Литература
1. Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания. - М.: Изд. ИЭМПЭ, 1998. 2. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. – Новосибирск: ЮКЭА, 1997. 3. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. М.: Высшая школа, 1988.
К началу документа
Права на распространение и использование курса принадлежат Уфимскому Государственному Авиационному Техническому Университету