Получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов

 

 

Рис. 2.1. Группы природных экосистем (по Ю. Одуму, 1986 г.)

Ту́ндра — вид природных зон, лежащих за северными пределами лесной растительности, пространства с вечномёрзлой почвой, не заливаемой морскими или речными водами.

Тайга́ — биом, характеризующийся преобладанием хвойных лесов (бореальных видов ели, пихты, лиственницы, сосны, в том числе кедровой).

Сава́нны — обширные пространства в субэкваториальном поясе, покрытые травяной растительностью с редко разбросанными деревьями и кустарниками.

Апвеллинг (англ. upwelling) или подъём — это процесс, при котором глубинные воды поднимаются к поверхности.

Эстуа́рий (от лат. aestuarium — затопляемое устье реки) — однорукавное, воронкообразное устье реки, расширяющееся в сторону моря.

Глубоководные фотографии рифтовой зоны показывают причудливую картину разбросанных повсюду «подушек» из лавы — выпуклых, плоских, ноздреватых, кольчатых и удлинённых, как огромные гусеницы. Глубокие трещины прорезают дно, почти отвесно вздымаются склоны гор. На этих склонах часто бывают оползни, когда громадные глыбы лавы обрушиваются на подводные равнины.

Данный принцип гармонирует с законом сохранения массы. Так как атомы не возникают, не исчезают и не превращаются один в другой, они могут использоваться бесконечно, переходя в самые различные химические соединения. Именно это и происходит в природных экосистемах.

Энергия солнечных лучей, поглощаемая зелеными растениями, в отличие от химических элементов, не может использоваться организмами бесконечно. Данное заключение вытекает из второго закона термодинамики:

Энергия при превращении из одной формы в другую, то есть при совершении работы, частично переходит в тепловую форму и рассеивается в окружающей среде.

 

Следовательно, каждый цикл круговорота, зависящий от активности организмов и сопровождаемый потерями энергии из них, требует все новых дотаций энергии. Отсюда существование экосистем любого ранга и вообще Жизни на Земле обусловлено постоянным круговоротом веществ, который, в свою очередь, поддерживается постоянным притоком солнечной энергии. В этом состоит второй основной принцип функционирования экосистем:

Они существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

 

Для изучения развития различных экосистем большой интерес представляет закон максимизации энергии (Г. Одум, Ю. Одум):

В соперничестве с другими экосистемами выживает (сохраняется) та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом.

 

Авторы данного закона указывают: «с этой целью система:
1) создает накопители (хранилища) высококачественной энергии (например, запасы жира); 2) затрачивает определенное количество накопленной энергии на обеспечение поступления новой энергии; 3) обеспечивает круговорот различных веществ; 4) создает механизмы регулирования, поддерживающие устойчивость системы и ее способность к приспособлению к изменяющимся условиям; 5) налаживает с другими системами обмен, необходимый для обеспечения потребности в энергии специальных видов».

Закон максимизации энергии справедлив и в отношении информации, следовательно (по Н.Ф. Реймерсу), его можно рассматривать более широко как закон максимизации энергии и информации: