Биология и законы развития техники - страница 5

С ходом времени при получении полезной информации из природных систем на ее единицу затрачивается все большее количество энергии. Так, с начала нашего века до современности количество энергии, затрачиваемое на единицу сельскохозяйственной продукции в развитых странах мира, возросло в 8—10 раз, промышленной продукции – в 10—12 раз.

Масса вещества, поступающего в замкнутую систему, либо накапливается в ней, либо покидает ее, т. е. масса поступающего в систему вещества минус масса выходящего из системы вещества равна массе накапливаемого в системе вещества. Если в результате химических преобразований одно вещество не переходит в другое, то материальный баланс системы по такому веществу может быть представлен следующим образом: количество поступающего в систему вещества х минус количество выходящего из системы вещества х равно количеству накапливаемого в системе вещества х.

Закон сохранения энергии. Первый закон термодинамики

При всех изменениях, происходящих в изолированной системе, общая энергия системы остается постоянной. Другая формулировка: при всех макроскопических химических и физических процессах энергия не создается и не исчезает (не разрушается), а только переходит из одной формы в другую. Закон открыли Н. Майер и Г. Гельмгольц.

Второй закон термодинамики

Процессы, связанные с превращениями энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную (например, тепло горячего предмета самопроизвольно стремится рассеяться в более холодной среде).

Другая его формулировка: поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии, эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии (например, света) в потенциальную (например, энергию химических соединений протоплазмы) всегда меньше 100%. Важнейшая термодинамическая характеристика организмов, экосистем и биосферы в целом – способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т. е. состояние с низкой энтропией. Система обладает низкой энтропией, если в ней происходит непрерывное рассеяние легко используемой энергии (например, энергия света или пищи) и превращение ее в энергию, используемую с трудом (например, в тепловую). Упорядоченность экосистемы, т. е. сложная структура биомассы, поддерживается за счет дыхания всего сообщества, которое, по Ю. Одуму (1975), как бы «откачивает из сообщества неупорядоченность».

Адаптация (от позднелат. adaptatio – приспособление), процесс приспособления организма, популяции или сообщества к определенным условиям внешней среды; соответствие между условиями окружающей среды и способностью организмов процветать в ней. Растения и животные адаптируются к условиям обитания с помощью генетических механизмов, а также посредством более гибких физиологических, поведенческих и эмбриональных механизмов.

Адаптация общая, приспособление организма к жизни в какой-либо обширной зоне среды (например, крыло птицы, форма тела рыбы и т. п.).

Адаптация специальная, приспособление данного биологического вида к определенному образу жизни (например, долотообразный клюв и лазающая нога у дятла, отпугивающая окраска у некоторых насекомых).

Адаптация теневая, приспособление организма к низкой интенсивности света.

Адаптация зона:

1) тип местообитаний с определенным комплексом экологических условий, требующих специфических приспособлений организмов (море, почва и т. д.);

2) адаптивные возможности, характеризующие определенную группу организмов, т. е. основные способы использования ими ресурсов внешней среды. Виды (популяции), обитающие в разных адаптивных зонах, обычно различаются по многим морфологическим и физиологическим признакам. Термин введен Дж. Г. Симпсоном в1944 г.

Адаптация радиация, эволюционное расхождение (дивергенция) родственных групп организмов по разным экологическим нишам или адаптивным зонам. Преобладающая форма эволюции при адаптивной радиации – видообразование. По этому принципу, например, в классе млекопитающих формировались отряды, в которых образовались семейства, роды, виды, освоившие разные места обитания. Термин предложен Г. Ф. Осборном в 1915 г., однако мысль об адаптивной радиации высказал еще Ч. Дарвин в 1859 г.