6 
Глава 1
страненными среди исследователей, занимающихся прикладны-
ми исследованиями.
Другое понятие экологии возникло на основе теории систем,
термодинамики открытых систем и является наиболее физиче-
ским (Ганьшин, Борисов, 
1995; Трухин, Показеев, Шрейдер,
2001). Такое определение восходит к работам А.А. Богданова,
В.И. Вернадского. А.А. Богданов в 
начале ХХ века высказал
мысль © том, что законы организации должны действовать не
только в живой, но и в неживой природе. Наличие структур, ор-
ганизованность — это важнейшие черты природы. Вернадский,
развивая свое учение о биосфере и ноосфере, использовал поня-
тие организованности для обозначения важнейшего свойства ма-
териальных и энергетических частей биосферы.
На основе подобных представлений экологию можно опреде-
лить как науку об организации и эволюции биосферных систем
разных уровней сложности (в том числе всей биосферы), изу-
чающую связи и превращения в таких системах. Проблемы эко-
логии заключаются в установлении причин и условий возникно-
вения и развития биосферных систем различного уровня слежно-
сти, изучение устойчивости этих систем.
В связи с развитием термодинамики открытых систем, изуче-
нием процессов самоорганизации в неравновесных системах ста-
ли понятными физические причины самоорганизации в живой и
неживой природе. Элементы или системы живой и неживой при-
роды являются открытыми термодинамическими системами, да-
лекими от состояния равновесия, их пронизывают потоки энер-
гии и вещества и поэтому в них и происходят процессы структу-
ризации и самоорганизации. Таким образом, самоорганизация
систем в природе базируется на фундаментальных физических
принципах.
Основные научные результаты, полученные в термодинамике
во второй половине ХХ века, представляют значительный инте-
рес, так как приводят к выводам, которые совершенно по новому
описывают строение мира и место человека в нем. К создателям
современной термодинамики относятся, прежде всего, Л. Онзагер
(Нобелевский лауреат 1968 г.) и И. Пригожин (Нобелевский лау-
реат 1977 г.). Напомним основные положения классической тер-
модинамики и дадим краткие сведения о важнейших положениях
нелинейной неравновесной термодинамики (Эбелинг, 1979; При-
гожин, 2001; Грабов, Трофимова ‚ 1999).
ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ ОЗЕР 
7
Основным объектом изучения классической термодинамики
являются изолированные системы. Система называется изолиро-
ванной, если она не обменивается с внешними телами ни энерги-
ей, ни веществом (в том числе и излучением). В классической
термодинамике постулируется, что изолированная система с те-
чением времени перейдет в состояние термодинамического рав-
новесия, причем она никогда самопроизвольно из этого состоя-
ния выйти не сможет. Состояние системы, при котором термоди-
намические параметры (например, температура Г, давление р),
определяющие ее состояние, не зависят от времени, называется
состоянием термодинамического равновесия.
К основным понятиям классической термодинамики относится
представление о равновесном процессе, при котором все пара-
метры системы изменяются бесконечно медленно, так что все
время система находится в равновесных состояниях.
Важнейшим параметром, характеризующим состояние термо-
динамической системы, является температура. Часто утвержде-
ние о существовании температуры называется нулевым началом
(законом) термодинамики.
Первый закон (начало) термодинамики утверждает, что коли-
чество теплоты 60, сообщенное системе, идет на изменение ее
внутренней энергии 4/ и на совершение работы системой б4:
60 = аИ + ёА.
Второй закон термодинамики определяет направление проте-
кания процессов в замкнутой системе. Одна из формулировок
второго начала определяет изменение во времени энтропии $ в
замкнутой системе:
а$ 2 0.
В замкнутой системе энтропия 5 не убывает, оставаясь посто-
янной в обратимых процессах, и возрастает в необратимых. В от-
крытых системах изменение энтропии не имеет определенного
знака, оно может быть как положительным, так и отрицательным,
в зависимости от теплообмена и обмена веществом системы с ок-
ружающим пространством.
Из неравенства Клаузиуса-Карно а$>60/Т следует, что под-
вод тепла увеличивает беспорядок, а отвод тепла (уменьшение