Raft Master » Научная библиотека » Биоэкология » Косные и живые тела в потоках воды и воздуха


  • 5-01-2013, 05:21
  • | Views: 901


Косные и живые тела в потоках воды и воздуха

Косные и живые тела в потоках воды и воздуха

  • Происхождение и самоорганизация потоков в биосфере

Современная наука рассматривает существование и эволюцию Земли и жизни на ней как самоорганизацию потоков вещества, энергии и информации в земном пространстве. Происхождение потоков на Земле многоступенчато. Одни потоки порождают другие, исходное разнообразие (информация) инициирует другие формы разнообразия. Самые мощные энергетические и информационные потоки современная Земля получают от Солнца. Энергетический поток Солнца разнообразен по спектру волновых частот. Информация заключена также в линейной упорядоченности потока фотонов. Солнечная энергия и упорядоченность (негэнтропия), поступая на поверхность земли, "потребляются" ею, трансформируясь, прежде всего в энергию и упорядоченность водных (океанических, морских, озерных) и атмосферных течений. Физические течения в атмосфере и гидросфере взаимодействуют между собой.

То же происходит и в сфере жизни. Поступая в растения, солнечная энергия и информация луча инициируют, зарождают биологические структуры и питают дальнейшую самоорганизацию жизни в форме организмов. "Спектр" форм организмов и их внутренних структур так же разнообразен, как солнечный спектр разнообразен по волновым частотам. По разнообразию ему подобен спектр водных и воздушных вихрей, от микроскопических до глобальных. На всех уровнях организации, чем меньше размер структуры, тем больше заключенная в ней энергия. Плотность энергии, т.е. "энергетическая насыщенность" коротких волн на порядки величин больше, чем волн длинных. То же наблюдается в вихрях воды и воздуха и в живых телах (в наших обозначениях по динамике живой массы, это (v). Вот почему в этих лекциях мы нередко говорим, что одно разнообразие, предшествующее, с определенным фильтром порождается "отпечатывается" (матрицируется) на другом, последующем, уровне организации природы и жизни в ней.

Обмен веществ в примитивных бактериях - это микроскопические кольцевые потоки (вихри), а обмен веществ биосферере - биогеохимические круговороты. Когда метаболические "вихри" в бактериальных клетках складываются из разных биохимических реакций, говорят, что происходит биохимическая и физиологическая специализация бактерий. Аналогичная вихревая динамика реализуется в биосфере (лекции 7.1). По-разному специализированные виды бактерий и других организмов соединяются на основе взаимного трофического дополнения, обмена веществ в экосистемах. Взаимосвязи разных экосистем слагают упорядоченность, организованность биосферы.

Кроме естественного глобального метаболизма в современной биосфере действует мощнейший несистемный, неестественный "технологический метаболизм".

Природные и технологические процессы различаются радикально. Естественный глобальный метаболизм органически привязан к экосистемам, а технологический обмен веществ руками и орудиями людей проникает в недра Земли, выносит на поверхность массы косного вещества и извлекает из них самое ценное, в том числе связанную в веществах энергию. Физические и химические отходы вываливаются на поверхность Земли. Многие антропогенные отходы разлагаются до молекулярно состояния. После этого они вливаются в природные потоки, поступая с ними во все живые тела включая людей. Два эти типа обмена веществ благоприятно соединяются лишь в отдельных точках метаболических путей. Однако, огромное разнообразие антропогенных веществ с потоками природных веществ конфликтует. Их метаболическая несовместимость будет сохраняться до тех пор, пока антропогенная деятельность человечества не приблизится к нормам биосферы. Но для этого структурно-функциональная организация биосферы должна быть людьми достаточно подробно изучена, а это даже не планируется. В этом состоит едва ли не главный просчет человечества, его науки и образования.

Движение потоков воды и воздуха, законы обтекания ими физических тел и организмов изучают две близко родственные науки - гидродинамика и аэродинамика. Физическое обтекание тесно связано с химическим обменом между телом и движущейся средой. В какой мере, различны и в какой подобны законы физико-химического взаимодействия косных и живых тел биосферы и биогидросферы?

В лекции 7.3 обсуждалась кусочно-линейная модель переноса в водных системах молекулярно растворенных веществ. Свойства любого пространства как физической категории (а для организмов она еще и экологическая категория) определяются в первую очередь его объемом и другими физико-геометрическими характеристиками. В лекции 7.3 речь шла об экологической важности безразмерного соотношения двух площадей поверхности - молекулярных входов и выходов (Kss = S/S,). Соотношение этих площадей в экосистемах очень динамично. Перейдем к некоторым характеристикам молекулярных потоков через различные биологически и экологические поверхности.




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Модели распределения растений


    Экологический метаболизм


    Разнообразие форм молекулярных сенсорных связей в сообществах


    Молекулярный перенос между телом и обтекающим его потоком воды или воздуха


    Соотношение сухого вещества золы и фосфора в составе косных и живых тел био ...

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры