Закон уменьшения энергоотдачи в природопользовании
Введение
На живой организм оказывают воздействие многочисленные факторы среды, такие как свет, влажность, температура, концентрация солей, воздействие других живых организмов и антропогенной деятельности и пр. Экологические факторы среды обитания действуют на организм не по-отдельности, а одновременно и совместно. Совокупное действие факторов (констелляция) приводит к изменению характера воздействия каждого отдельно взятого экологического фактора среды.
В частности, достаточно хорошо изучено совместное влияние влажности воздуха и температуры. При повышении влажности воздуха интенсивность испарения влаги с поверхности тела животного снижается и это затрудняет механизм адаптации к высоким температурам. Наоборот, низкие температуры легче переносятся при низкой влажности воздуха, поскольку теплопроводность такой атмосферы меньше и, следовательно, выше ее теплоизоляционные свойства.
В комплексном воздействии экологических факторов значение отдельных из них может быть как ведущим, так и второстепенным. К ведущим факторам относятся те средовые факторы, которые обеспечивают жизнедеятельность организма. Ко второстепенным факторам относятся так называемые фоновые факторы.
Как правило, у различных организмов ведущие факторы также могут различаться, несмотря на то, что эти организмы могут проживать на одной территории. Также смена ведущих экологических факторов можно наблюдать в разные периоды онтогенеза. В частности, во время цветения ведущий фактор в жизни растений – это интенсивность и продолжительность солнечного света, а в период формирования семян ведущими факторами становится достаточный уровень увлажнения и доступность питательных веществ.
В некоторых случаях недостаток одного фактора может компенсироваться усилением воздействия другого фактора, однако полной компенсации никогда не происходит.
Воздействие различных факторов среды регулируется рядом экологических законов, одним из которых является закон уменьшения энергоотдачи в природопользовании.
Целью работы является изучение основных законов экологии. В частности закона уменьшения энергоотдачи в природопользовании.
1. Законы сохранения и передачи энергии в биосфере
Законы термодинамики представляют собой отражение принципов сохранения вещества и энергии, которые могут применяться и при изучении процессов, происходящих в живых организмах. Обмен веществ в теле растений, животных и микроорганизмов подчиняется тем же закономерностям, что и иные процессы, протекающие в природе.
Первый закон термодинамики или закон сохранения энергии утверждает, что энергия не может возникнуть из ниоткуда и бесследно исчезнуть, она только переходит из одной формы в другую и передается от одной термодинамической системы к другой [2].
Второй закон термодинамики, также актуальный не только для неживых, но и для живых систем, гласит, что количество энергии в конце процесса переноса будет меньше, чем в начале. Такая ситуация обусловлена феноменом энтропии, которая является мерой беспорядка в замкнутой системе. Следовательно, организм животного или растения не в состоянии усвоить всю окружающую его энергию.
Реализацию первого и второго законов термодинамики можно аргументировать следующим образом. Во-первых, любым живым организмам необходима энергия. Эта энергия в замкнутой системе (которой является наша Вселенная), постоянно находится в процессе превращения из одной формы в другую.
Например, живые клетки осуществляют ряд биохимических превращений, для которых им необходима энергия
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. В процессе фотосинтеза в клетках растений клетки поглощают солнечную энергию и трансформируют затем в энергию химических связей органических молекул глюкозы. Следовательно, световая энергия Солнца превращается в химическую энергию [1].
Химическая энергия в свою очередь хранится в виде запасов глюкозы, которая используется в качестве мономера при построении более сложных молекул полисахаридов (сложных углеводов), которые необходимы для построения тела растения.
Энергия солнечного света, запасенная в глюкозе, также может использоваться растениями для осуществления процессов дыхания, что обеспечивает живым организмам доступ к энергии, хранящейся в углеводах, липидах и других макромолекулах, в процессе синтеза АТФ в митохондриях. Эта энергия необходима для выполнения клеточных функций, таких как репликация ДНК, митоз, мейоз, движение клеток, эндоцитоз, экзоцитоз и апоптоз.
Во-вторых, второй закон термодинамики применительно к живым системам гласит, что передача энергии не может быть 100%-ной, потому что часть ее рассеивается и теряется вследствие энтропии. Данное явление лежит в основе правила 10%, согласно которому при переходе с одного уровня трофической пирамиды на другой, вышестоящий, теряется примерно 90% энергии.
Например, зеленые растения способны усвоить в процессе фотосинтеза только 1% солнечной энергии. Часть энергии отражается поверхностью планеты, а часть превращается в тепло [2].
Животные, в отличие от растений, не способны непосредственно усваивать солнечную энергию. Они должны получать энергию с пищей, поедая растения или других животных. Чем выше располагается живой организм в трофической пирамиде, тем меньше доступной энергии он получает из своих источников пищи. Большая часть энергии теряется также и во время метаболических процессов.
Следовательно, на самых высших уровнях пирамиды питания количество живых организмов невелико, поскольку невелико и количество поступающей туда энергии. В основании же экологической пирамиды находится огромное число производители энергии (продуцентов) [3].
Таким образом, все процессы, которые происходя в живой природе, подчиняются тем же законам термодинамики, что и процессы в неживой природе. Для осуществления процессов жизнедеятельности, растения и животные должны получать энергию извне (в виде солнечного света или готовых органических веществ) и затем использовать эту энергию для процессов дыхания, усвоения питательных вещества, размножения и пр. Живые организмы не могут полностью усвоить получаемую ими энергию, поскольку часть ее теряется в результате энтропии.
2. Уменьшение энергоотдачи в процессе природопользования
Закон снижения энергетической эффективности природопользования: с ходом исторического времени при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии. Увеличиваются и энергетические расходы на одного человека: расход энергии на одного человека (в ккал/сут.) в каменном веке был порядка 4 тыс., в аграрном обществе — 12 тыс., в индустриальную эпоху — 70 тыс., а в передовых развитых странах настоящего времени — 230—250 тыс.
Обоснованием мелиораций обычно служит закон растущего плодородия (урожайности), по которому прогрессивные приемы сельского хозяйства приводят к увеличению урожайности полей. При этом в меньшей степени учитывают правило интегрального ресурса (орошение наносит ущерб другим отраслям хозяйства, эксплуатирующим воду)и совсем не принимают во внимание закон снижения энергетической эффективности природопользования (с течением времени при получении от агроэкосистемы полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии), а также — принцип обманчивого благополучия (первые успехи в природопользовании зачастую кратковременны) [5]
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Задать вопрос
