Экожүйелердің энергетикасы

Энергия – материяның барлық түрлерінің өзара әсері мен қозғалысының жалпы сандық өлшемі. Ол табиғат құбылыстарын біріктіреді. Жүйедегі энергияның өзгеру жұмыс орындалған кезде жүреді.

Термодинамиканың бірінші заңы – энергияның сақталу заңы – табиғаттағы энергия жоқтан пайда болмайды, жоғалып, кетпейді. Ол тек бір түрден екінші түрге айналады. Ал энергияның мөлшері тұрақты болып қалады. Бұл заңға табиғатта белгілі барлық процестер бағынады.

Термодинамиканың екінші заңы бойынша энергияның өзгерісі мен байланысты процестер тек энергия концентрленген түрден таралған күйге өткенде ғана өздігінен жүре алады (мысалы, ыстық заттың жылуы суық ортада өздігінен таралады). Энергияның қандайда бір бөлігі пайдалануға болмайтын түрде таралғандықтан энергияның өздігінен өзгеруінің тиімділігі барлық уақытта 100%-дан кем болады.

Тірі жүйелердің маңызды термодинамикалық сипаттамасы олардың ішкі реттілігінің жоғары дәрежеде болуы. Ол энтропиямен сипатталады (грек тілінен аударғанда entropia – бұрылу, өзгеріс) және S әрпімен белгіленеді. Ішкі реттілігі мен ұйымдасуы жоғары жүйелердің энтропиясы төмен, ал керісінше тепе-теңдіктегі жүйелердің энтропия шамасы жоғары болады.

Термодинамикалық тұрғыдан экожүйелер қоршаған ортамен үнемі зат және энергиямен алмасып отыратын және осы арқылы ішкі энтропиясын төмендететін, сыртқы энергиясын арттыратын ашық тепе-теңдігі жоқ жүйе болып табылады.

1935 жылы атақты биолог Э.Бауэр былай деді: «Тірі жүйелер еш уақытта тепе-теңдікте болмайды және өзінің бос энергиясы есебінен үнемі сыртқы орта жағдайларына сай физика мен химия заңдары талап ететін тепе-теңдікке қарсы жұмыс жасайды...». Бұл принципті тірі жүйелердің тұрақты теңсіздік принципі деп атайды. Бұл принцип тірі ағзалардың ашық теңсіздіктегі жүйе екендігін көрсетеді. Олардың өлі жүйелерден ерекшелігі, олар энтропияның төмендеуі бағытында дамиды.