Второе начало термодинамики и живые организмы

Живые организмы подчиняются всем основным законам природы. К ним пол­ностью применим закон сохранения и превращения энергии, а также второе на­чало термодинамики.

В процессе жизнедеятельности любой организм, растительный и животный, осуществляет постоянный обмен вещества с окружающей средой. Он поглощает в виде пищи разнообразные вещества, ассимилирует и трансформирует их в состав своего тела, а затем в процессе диссимиляции разрушает и удаляет в виде отра­ботанных продуктов во внешнюю среду. Многочисленные эксперименты установи­ли, что все эти процессы строго подчиняются закону сохранения материи.

Однако некоторые ученые считают, что в отличие от неживых систем орга­низмы являются накопителями энергии и в них идут процессы, противоположные второму началу термодинамики, иными словами, рассматривают живые организмы как системы не энтропические, а эктропические (накопители свободной энергии). При этом живой организм рассматривается вне связи со средой его обитания. Диалектика же учит, что организм необходимо рассматривать в его тесной и не­разрывной связи с окружающей средой.

Действительно, необходимую для процессов жизнедеятельности энергию жи­вой организм получает из пищевых продуктов, которые являются носителями хи­мической энергии высокого потенциала. При распаде этих веществ в организме энергия высвобождается и используется организмом как тепловая, как механиче­ская работа и в реакциях различного синтеза. Продукты распада живого организ­ма содержат значительно меньше химической энергии, поэтому с этой точки зре­ния приложимость второго начала термодинамики к органическому миру не вызы­вает сомнений.

Но, с другой стороны, живые организмы являются системами открытыми, по­этому, используя энергию обмена, могут сами заряжаться до более высокого по­тенциала и с этой точки зрения имеет место противоречие второму началу термо­динамики. Так, зеленые растения для повышения энергетического потенциала ис­пользуют солнечную энергию, а животные — энергию, поступающую с пищей. Та­ким образом, хотя энтропия самого организма может изменяться в любом на­правлении, т. е. она может уменьшаться за счет непрерывного поглощения сво­бодной энергии из окружащей среды, энтропия системы организм — среда, взятой в целом, несомненно увеличивается. Это дает основание для общего вывода: для живых организмов, как и для тел неживой природы, полностью выполняются за­коны термодинамики.