18 Глава 1 ного рода загрязнений в прибрежных районах, и тем самым спо- собствует ухудшению санитарного состояния водоемов. Спе}„ш' фика термогидродинамических процессов в озерах в весенний и осенний периоды, связанная с возникновением термобара, приво- дит к быстрому распространению загрязнений от поверхности до дна в зоне схождения конвективных ячеек. Существуют пространственные, временные и пространственно- временные диссипативные структуры. Временные и пространствен- но-временные диссипативные структуры возникают, например, при протекании некоторых нелинейных химических реакций. Хорошо известным примером таких реакций являются реакции Белоусова (рис. 1.4). В 1951 г. Белоусов показал, что в смеси ли- монной кислоты, бромата калия КВгОу и сульфата церия Се(504)» происходит реакция восстановления церия: Се** — Се** + Вг и реакция окисления церия; Рис. 1.4. Концентрационные волны в реакции Белоусова (а), Вложенные волны в реакции Белоусова (6) Реакция окисления церия является автокаталитической, то есть продукты реакции являются её катализаторами. Сначала протека- ет медленная реакция восстановления церия, так как Вг действу- ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ ОЗЕР 19 ет как сильный замедлитель. После превращения всего Се*! в Се”'начинается быстрая реакция окисления Се*!. Затем процесс повторяется сначала. Так как избыток Се”'окрашивает раствор в красный цвет, а избыток Се*! окрашивает раствор в синий, на- блюдается периодическое изменение цвета раствора. Колебания будут происходить до тех пор, пока не будут израсходованы все реактивы реакции. При протекании этих химических реакций в тонком слое будет иметь место образование пространственно- временных структур, которые имеют форму кольцевых или спи- ральных волн. Спиральные волны образуются при разрыве пло- ских или кольцевых волн. Источники кольцевых волн называют- ся ведущими центрами, которые возникают в результате случай- ных флуктуаций концентраций. Общим в процессах самоорганизации является совместное или когерентное движение большого числа элементов системы. Для таких процессов самоорганизации используется термин «синер- гетика», происходящий от греческого зупегрета, что значит со- вместное или кооперативное действие. Природа процессов само- организации заключается в том, что термодинамическая система, находящаяся вдали от равновесного состояния в нелинейной об- ласти теряет устойчивость и под действием малых флуктуаций переходит в новое состояние, при котором в системе реализуется кооперативное движение макроскопических частиц системы. Вывод нелинейной термодинамики о возможности образова- ния структур, то есть о возможности саморазвития системы без внешних организующих факторов является принципиально важ- ным, так как приводит к возможности образования жизни естест- венным путем, без вмешательства сторонних сил. Основным источником энергии, поступающей на Землю, явля- ется Солнце. Солнечное излучение формируется в результате ин- тенсивного взаимодействия с веществом в верхних слоях Солнца и находится с ним в равновесии. Электромагнитное излучение Солнца можно характеризовать двумя температурами — энерге- тической, которая определяется законом Стефана-Больцмана и спектральной, определяемой из закона Вина. Для равновесного излучения эти температуры равны. Показателем неравновесности излучения может служить разность энергетической и спектраль- ной температур. По мере удаления от поверхности Солнца энер- гетическая температура падает, а спектральная температура оста- ется без изменения. Таким образом, неравновесность излучения