试论述生态系统中熵与自然资源的关系

自然资源学原理作业

11资环2班11250802210

试论述生态系统中熵与自然资源的关系。

一、自然资源与熵的关系

按热力第二定律，宇宙的熵在不断地增加，意味着越来越多的能量不能转化为有效能了，于是一切运动过程邪将停止，宇宙将走向“热寂”。生态系统并不是封闭的而是开放的，开放系统不断与外界交换能量与物质，形成足够的负熵流，使系统的总熵不增长甚至减少。

在自然资源当中熵与负熵是并存的，在地球不断接受太阳能并将其作各种转化的过程中，地球的熵值不断下降，相应地物质与能量会形成具有结构的、非均匀分布的有序状态．形成自然资源；另一方面，人类在自然资源的开发利用过程中，又不断向环境散热，使熵增加改变地球物质与能量的结构和有序状态。

生物资源归根结底是来自太阳的负熵的聚集，化石燃料也是如此，尤机矿物要形成资源，需要有一定的富集程度，也是由太阳能所驱动的风化、沉积、搬运等过程所产生的，因此也可以看作是主要来自太阳能的负熵贮存。

熵的增加使气候变暖，从而对森林资源造成一定的影响：由于温度升高可使土壤温度降低．许多喜温性树种幼苗很难成活，从而使植物群落的组成会发生变化，甚至某些植物群落将消失或被另一些植物群落所代替；气候变暖，气候带迁移，植物带重新分布，一些动物还米不及迁移或⋯于海平面上升沿岸长期生活的某些动植物会随之消失，这势必会引起更多的物种灭绝；气候变暖可能造成非洲大陆热带森林加速减少，使得非洲受影响地区不稳定的生态系统情况遭到破坏。以全球而论，目前到2050年的气候变化，将使森林覆盖面积从自然植被的58％减到49％，沙漠从21％扩大到24％，苔原从3％减为0，自然生态系统因之而变，森林资源减少严重。

人们相信自然资源在经济和社会发展中的重要作用，能量主宰了宇宙中的一切。但是随着时代的发展，熵概念的重要性越来越突显出来了。人们越来越多的把它和无效能量，混乱度，废物，污染联系在一起，认识到了自然资源与熵的关系的重要意义。

二、自然资源的开发利用与熵的关系

熵从根本上揭示了人工自然演化过程中的客观规律，使人类看到自己开发利

用自然资源在人与自然和人与人互动的关系中到底产生了怎样的影响、为什么会发生、应该怎样去做。

人类得以生存和发展，需要不断从周围环境摄取能量和物质，即人类开发利用自然资源时，同时也向周围环境排出废物，是以环境的更大熵增为代价来减少本身的熵。因此，只要有人类存在，自然环境的熵增是不可避免的。同样，人类社会也是一个开放系统，社会系统要维持内部的有序性与进化，必须依靠能量、负熵的输入。在天然自然或者是人类诞生的初期，由于人类认识自然、改造自然的能力有限，人类的活动对自然环境的干扰和影响还是微不足道的。地球作为一个自组织系统通过物质、信息、能量的交换，能够承受保持地球正常运行和演进所能容纳的熵流的最高极限，包括人类少量的能源开发、消费和废物的排放所产生的熵流。也就是说，大自然既能够向人类提供所需的熵流，同时又能分解处理人类排出的熵，这样人类的生存环境会处于某种稳定的状态之中。

随着社会的进步, 人们的需求和经济的迅速增长, 自然资源已日趋耗尽, 环境在不断恶化, 人口在不断增长。铁的事实告诉我们: 大自然不能为人类的生存提供无限的资源; 不能为人类提供无限大的废料场; 也不能为人类提供无限大的生存空间。经济系统是一个开放的物质系统, 它不断地与自然界进行物质、能量和熵的交换。在物质交换中, 输入物料资源, 得到产品排出废物; 在能量交换中, 输入可利用的能量排出废热。在此上过程中, 总是伴随着熵流和熵的产生, 人们是以得到低熵产品为目标, 却总是以同时得到高熵废物和废热为代价。既浪费资源, 又污染环境。

在生产过程中, 输入低熵能源和高熵原料, 得到低熵产品和高熵废物、废热, 总熵值增加, 且这是一个不可逆过程。减少熵产生的有效方法，就是向生产系统输入知识和科学技术, 既输入负熵，从而减少能耗, 提高能量、原料的品质和利用率, 减少资源浪费和对环境的污染。人们在使用低熵产品、享受现代文明的同时, 必须清醒地意识到, 各种产品生产过程排放的废气、废液、废渣和大量的生活垃圾, 对我们的生存环境已造成严重污染, 并破坏了生态平衡，土地沙漠化、沙尘暴对人们的频繁袭击、严重的旱涝不均、水资源的缺乏与污染、温室效应等现象, 都是大自然对人类的报复, 这都是熵值增加的结果。

要保证经济和环境的持续发展,如何科学合理地开发利用有限的自然资源

和空间, 给我们的子孙后代留下一片蓝天, 留下一片绿地和更多的自然资源。

因为自然界中的能量与物质系统的运动是遵循热力学定律的。从熵的角度来

看,现在人类开发利用自然资源的方式,使系统熵值快速增加,不利于环境系统的

有序和稳定。而人类作为智慧圈的主体,是可以通过智慧和知识,向其输入负熵,

以延缓熵增速度。目前的形式下,可以采取适当的对策,坚持科学的发展观,实行节约型经济模式,从熵的角度出发寻找高效的新能源,充分利用不可逆过程的建设性作用,通过知识技术的进步提高资源能源的利用率。

首先要落实科教兴国战略, 培养大批的高素质人, 大力发展科学技术,

向生产过程中大量输入知识技术, 提高科技含量高、熵值低的优质产品的产率。要充分利用太阳、风等绿色能源, 限制石油、煤等有限自然资源的开采与使用, 减少熵的增加。

其次, 要不断加强和完善法规建设, 加大执法力度, 严厉打击破坏环境、破坏自然资源、破坏生态平衡的各种违法犯罪行为。要广泛开展普法教育和科普教育, 强化广大人民群众的法制观念和可持续发展意识。要大力提倡和发扬勤俭节约、艰苦奋斗的优良传统。要珍惜资源, 保护环境, 为减少经济发展中的熵和减缓熵的增长而努力。

第三, 人口增长也是制约经济发展的重要因素。多一个人, 多一份资源消耗, 就多一份熵的产生。因此, 必须科学的限制人口增长。我国实行的计划生育政策, 提倡少生优生, 优生优育, 既限制了人口数量的增长, 又提高了口的质量，这是有效减少熵值、富民强国的上策.