12.Энергия в экосистемах. Термодинамическая характеристика экосистем. Энтро­пия. Понятие потока энергии.

Самопроизвольными являються только такие процессы при которых энергия из более концентрированной формы переходит в менее концентрированную форму ( от горячего к холодному)

Четыре фундаментальных типа экосистем.

1.- Природные экосистемы- энергия от Солнца - океаны, горные леса

2.- Энергия от Солнца и других источников. – тропики, зоны прилива

3.- Энергия от Солнца и при помощи человека. – агросистемы (поле с пшеницей)

4.- Энергия от топлива. – промышленно- городские системы.

Поток энергии- количество получаемой организмом энергии на площадь его среды

обитания.

Энтропия-мера упорядоченности системы ,гдеw- число микросостояний отвечающей данной системе. Чем больше микросостояний тем больше показатель порядка в систем, тем меньше энтропия.

Экосистема и живые организмы представляют собой открытую термодинамическую систему, которая обменивается с окружающей средой веществом и энергией, т.о. чтобы S↓ внутри себя и S↑ во вне.

-мера упорядоченности системы.

R-затраты организма на свою жизнедеятельность

B- биомасса системы.

Чем больше биомасса тем больше затраты на поддержание экосистемы. У человека 40 ккал/кг,у маленькой птички-1 ккал/г.

13.Характеристика солнечного излучения, поступающего в биосферу. Рассеяние энергии солнечного излучения

Ультрафиолетовое излучение - это вид электромагнитного излучения с длиной волны от 180 до 400нм (короткие волны - от 180 до 290 нм умерщвляет живые клетки (бактерии)), ультрафиолет от 290 до 313нм в малых дозах способствует синтезу витаминов, активизирует дыхание и кровообращение (эффект умеренного загара). В высоких дозах ультрафиолет вызывает рак кожи и катаракту глазного хрусталика.

Видимая часть дает свет при отсутствии попадания прямых солнечных лучей (облачность). Энергия солнца не только поглощается, но и отражается атмосферой. АТМОСФЕРА - газовая оболочка Земли (m = 6*10¹⁸ тонн, 50% массы находится на высоте до 5,5 км, а 99% на высоте до 40 км). Структура атмосферы складывается из 2^х частей: внутренняя (тропосфера, стратосфера, мезосфера, ионосфера), и внешней (магнитосфера, экзосфера).

Спектр солнечного излучения

1-атмосфера, 2-солнечный день, 3-облака, 4-через листву.

Расход энергии: 30%-отражаются, 46%-переходят в тепло, 23%-испарения и осадки

0,2%-ветер, волны, 0,8%-фотосинтез.

Роль атмосферы:

1.Поглощение лучей, иначе бы все сгорело. Зеленый свет отражается от растений.

Спектр солнечного излучения на поверхности Земли:

10%-ультрофиолетовые,45%-видимый свет,45% -ИК-лучи.

Рассеивание энергии солнечного излучения.

Отражается	30%	Фотосинтез	0,8
Превращение в тепло	46	Энергия приливо	0,0017
Испарение,осадки	23	Тепло Земли	0,5
Ветер,волны,течение	0,2

14. Концепция продуктивности экосистемы. Четыре уровня продуктивности. Кон­цепция энергетической субсидии.

Продуктивность экосистемы,определяется как скорость с которой лучистая энергия усваивается организмами продуцентами в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, накапливаясь виде органических веществ.

1. Валовая первичная продуктивность- Общая скорость фотосинтеза, включает все органические вещества, которые были во время измерения затраченные на “дыхание” растений.

2.Чистая первичная продуктивность-скорость накопления органических веществ в тканях растений за вычетом тех органических веществ, которые были затрачены на поддержание дыхания.

3.Чистая продуктивность сообщества- скорость накопления орг. веществ у гетеротрофов, и скорость накопления энергии у консументов 2-го порядка(2-й продуктивности).То есть растения- первичная

Продуктивность, травоядные- вторичная, хищники- третичная, хищники 2-го порядка- четвертичная продуктивность.

4.Вторичная продуктивность-скорость накопления энергии на уровне консументов.

Энерг.субсидия- всякий источник энергии уменьшающий затраты на самоподдержание экосистемы и увеличивающий ту долю энергии, которая может перейти в продукцию.

Злаковая культура	Страны	Урожай кг/га
Пшеница	Голландия	5200
	Индия	1400
Кукуруза	США	5700
	Индия	1100
Картофель	США	29500
	Индия	11500

14. Продуктивность экосистем. Мировое распределение первичной продукции экоси­стем основных типов.

Продуктивность экосистемы,определяется как скорость с которой лучистая энергия усваивается организмами продуцентами в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, накапливаясь виде органических веществ.

1.Первичная продуктивность-скорость усвоения лучистой энергии, организмами-продуцентами в процессе фото и хемо синтеза.

2. Валовая первичная продуктивность- Общая скорость фотосинтеза, включает орг. вещества затраченные на “дыхание” растений.

3.Чистая перв. Продуктивность-скорость накопления орг. веществ в тканях растений.

4.Чистая продуктивность сообщества- скорость накопления орг. веществ у гетеротрофов, и скорость накопления энергии у консументов 2-го порядка(2-й продуктивности).То есть растения- первичная

Продуктивность, травоядные- вторичная, хищники- третичная, хищники 2-го порядка- четвертичная продуктивность.

В вопросе следует применить пример о трофических уровнях экосистем.

Экосистема- открытая первичная термодинамическая система, обеспечивающая обмен с окр. средой энергией и веществом, при этом она уменьшает свою энтропию, т.е.чем больше беспорядок- тем больше энтропия. R/B-мера термодинамической устойчивости экосистем

14. Пищевые цепи, пищевые сети и трофические уровни.

Пищевые цепь- перенос энергии пищи от ее источников автотропов через ряд организмов, происходящих путем поедания одних организмов другими, при каждом очередном переносе большая часть энергии теряется,переходя в тепло.Чем ближе организм к началу,тем больше количества энергии доступно для данной популяции.

В пищевой цепи идет разложение на трофические уровни(1-й-растения, последний-

хищники)

Уменьшение количества

Увеличение количества

Трофический уровень- сложная экосистема. Организмы получающие свою энергию через одинаковое количество ступеней считаются принадлежащими к одному трофическому уровню.По мере того как в этой цепи ↓ количество энергии пропорционально на каждом этапе ↑ та ее доля, которая перешла в новую форму энергии.

17. Принцип качества энергии. Изменение количества энергии в цепях ее переноса. А – пищевая цепь. Б – цепь использования электроэнергии.

Эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии,например светового излучения, в потенциальную энергию химических соединений протоплазмы всегда меньше 100%.

А=В+Б. В- первичная энергия.

Уменьшение количества

Увеличение количества

Уменьшение количества

Увеличение количества