Термодинамический аспект жизни. Поток солнечной энергии воспринимается молекулами живых клеток, преобразуется в энергию химических связей. Создаваемые таким образом при фотосинтезе химические вещества последовательно переходят от одних организмов к другим от растений к растительноядным животным заяц, от них- к плотоядным животным первого порядка лиса, затем второго порядка волк и так далее.
Этот переход рассматривается как последовательный упорядоченный поток веществ и энергии. Когда температура того или иного тела выше температуры окружающего воздуха, то есть имеет место некоторый градиент перепад температур, общая температура системы тело-среда стремится к равновесию. При этом тело будет отдавать тепло до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой окружающей среды. В конечном итоге энергия любого живого тела может быть рассеяна в тепловой форме, после чего наступает состояние термодинамического равновесия и дальнейшие энергетические процессы оказываются невозможными.
О такой системе говорят, что она находится в состоянии максимальной энтропии. Таким образом, энтропия, являясь марой неупорядоченности системы, отражает возможности превращения энергии. Если бы поток солнечной энергии, поступающий к Земле, только рассеивался бы и не передавался телам, то жизнь была бы невозможной.
Для того чтобы энтропия системы не возрастала, организм или совокупность организмов должны извлекать упорядоченность организации откуда-то извне, т.е. непрерывно поддерживать, накапливать ее, или, как принято говорить, работать против градиента. Иными словами, организм должен извлечь из окружающей среды отрицательную энергию, или негэнтропию. Организмы способны выполнять работу против уравновешивания температуры с окружающей средой именно за счет образования сложно организованных упорядоченных молекулярных структур.
Очевидно, что для работы против градиента экологическая система должна получать соответствующую энергетическую дотацию. Получая ее от Солнца, она, по существу, является открытой системой. Организм извлекает негэнтропию из пищи, используя упорядоченность ее химических связей. При этом часть энергии теряется, расходуясь, например, на поддержание жизненных процессов, часть передается организмам последующих пищевых уровней. В начале же этого потока энергии находится процесс питания растений- фотосинтез, при котором повышается упорядоченность деградированных органических и минеральных веществ.
Как следствие, энтропия уменьшается за счет поступления даровой энергии от Солнца. Представленная информация чрезвычайно важна, так как любые воздействия человека на биосферу и ее компоненты в конечном итоге приводят к повышению неупорядоченности систем возрастанию энтропии и могут иметь следствием их необратимую деградацию. Возможен случай, когда вся энергия организма или системы организмов полностью превращается в тепловую форму и рассеивается.
Это может произойти, например, в случае гибели организма. Упорядоченный поток энергии прекращается, химические связи между молекулами разрушаются, и окислительно- восстановительные процессы останавливаются. По второму началу термодинамики энергия любой системы стремится к состоянию термодинамического равновесия, что равнозначно максимальной энтропии. В такое состояние живой организм перейдет, если лишить его возможности извлекать упорядоченность энергию из окружающей среды.
То же самое может произойти, если в сообществе живых организмов, например в лесу, прервать поступление и передачу энергии, уничтожив ассимиляционный аппарат устьица, через которые происходит питание и газооьмен0 зеленых растений. Следовательно, жизнь должна рассматриваться как процесс непрерывного извлечения некоторой экологической системой энергии из окружающей среды, преобразования и рассеивания этой энергии при передаче от одного пищевого звена к другому.