Энергетика экосистемы

 

Энергия — общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи, благодаря чему все явления природы связаны воедино. Изменение энергии в системе происходит при совершении работы.
Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии — гласит, что энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает, она только переходит из одной формы в другую. Количество энергии при этом остается постоянным. Этому закону подчиняются все известные процессы в природе. Второй закон термодинамики формулируется так: поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии, эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии (например, энергии солнечного излучения) в потенциальную (энергию химических связей синтезируемых органических веществ) всегда меньше 100%.

Поток энергии в экосистеме представляет интерес не только для эколога, но и для каждого из нас. Уяснив основные законы превращения энергии, мы лучше поймем, почему природные экосистемы функционируют именно так, как они функционируют; такое знание поможет нам определить границы, за которыми наше воздействие на окружающую среду принесет ей непоправимый ущерб.
Чтобы понять, как устроена и функционирует экосистема, необходимо получить ясное представление об энергетических потоках, поддерживающих ее гомеостаз. Решить эту непростую задачу помогает использование универсальной модели потока энергии и знание того обстоятельства, что интенсивность метаболизма особей зависит от их размеров. В любой достаточно обширной самоподдерживающейся экосистеме всегда содержится ряд организмов, размеры которых варьируют от микроорганизмов до крупных растений и животных. На мелкие организмы — бактерии, водоросли и простейшие — приходится большая доля объема дыхания сообщества, а более крупные беспозвоночные животные дают основную часть биомассы. Любая оценка экосистемы как целого должна основываться на координированном определении структуры урожая на корню и скоростей различных функциональных процессов; важность измерения последних возрастает с уменьшением размера организмов.