ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
Также исследован процесс возрастания энтропии в твердом теле, в котором имеется градиент температур [3]. По определению изменение удельной энтропии равно
Используя для рассмотрения указанного процесса закон сохранения энергии в дифференциальной форме, имеющий вид уравнения неразрывности, было получено следующее выражение для производства энтропии [3]
где W¯ вектор плотности потока энергии. Выражение
- источник искомого приращения энтропии в единице объема в единицу времени.
В настоящей работе рассмотрено производство энтропии в адиабатически замкнутой системе, в которой наряду с градиентом температуры существуют внутренние источники тепла с производительностью q (Вт/м3).
Изменение удельной энтропии по-прежнему хаpaктеризуется выражением (2), а закон сохранения энергии в дифференциальной форме имеет вид уравнения теплопроводности [4]
которое можно преобразовать к виду
где λ = a·c·p - коэффициент теплопроводности.
Учитывая что сравнивая (3) и (6), получаем
Воспользуемся тождеством
или
Сравнивая (9) и (7), получаем
Проинтегрируем (10) по всему объему замкнутой системы
Согласно условиям решаемой задачи и по теореме Гаусса-Остроградского получим
Итак, имеем
Сравнивая выражения (3) и (4), отмечаем, что первый интеграл в правой части выражения (13) определяет приращение энтропии, связанное с наличием градиента температур, а второй интеграл в правой части выражения (13) определяет производство энтропии, связанное с производством тепла внутренними источниками.
В дифференциальной форме производство энтропии имеет следующий вид
В линейной области выражение для производства энтропии определяется выражением [3]
где термодинамические потоки,
- термодинамические силы.
С учетом (1), (15) выражение (14) может быть записано в виде:
где T1 - температура внеутреннего источника тепла,
Т2 - температура среды,
T1-T2 =δT1
C - удельная теплоемкость.
Как следует из (16), при временное измене-ние производства энтропии запишется в виде:
Очевидное соотношение, определяющее выделение тепла внутренними источниками запишется в виде
после преобразования получаем
Отток тепла от внутреннего источника можно записат также в виде:
где Q[c точкой] 0 - удельная теплопродукция при
Исходя из представлений равновесной термодинамики о сохранении баланса тепла, которое выполняется при , можно записать
что в свою очередь приводит к получению условия устойчивости термодинамической системы
При этом, как показано в (5), выражение (22) преобразуется к виду:
где коэффициент теплоотдачи, m - масса ограниченная поверхностью системы, n - поверхность системы.
Как указано в работе [7] производство энтропии в живом организме в состоянии покоя близком к слабонеравновесному хаpaктеризуется выражением
где T1 и T2 - температура живого организма и внешней среды, соответственно,
- величина полной теплопродукции живого организма
При этом производство энтропии в живом организме равно продукции энтропии во внешнюю среду.
Одновременно заметим, что при T1 -T 2=δT< T1, что соответствует условиям обитания живых организмов, выражение (24) может быть записано в виде
позволяющее заключить, что производство энтропии живых организмов в состоянии покоя достигается путем диссипации тепла при температуре тела живого организма T1.
С другой стороны, величина изменения теплопродукции может быть записана в виде [5,6]
где α - коэфиициент теплоотдачи живого организма к внешней среде,
П - поверхность тела живого организма.
В работе [7] доказано что величина α(t) есть убывающая функция времени, т. е. Из выражения (26) следует, что возможно сохранение величины . Тогда
что существенно для живого организма при сохранении состояния покоя не равного равновесному, из которого живой организм уже не может удалиться.
Таким образом, из выражений (24-27) следует, что возможно длительное существование в состоянии покоя, при этом , т. е. достигается состояние температурного гомеостаза и гомеостатирования среды обитания.
В филогенезе живых организмов величина П ограничена предельной массой (M) тела живого организма, т. к. известно, что отношение м/п есть величина постоянная, например, для гомойотермных организмов [5,6], что в конечном счете приводит к нарушению функций органов живого организма и его вырождению.
Однако из вышеуказанного следует, что если отношение м/п = const выполняется, или, например, значительному увеличению П соответствует незначительное увеличение M, длительность развития с сохранением пpaктически постоянно удельной теплопродукции может быть значительной.
В живом организме есть орган, для которого возможно выполнение данного условия - это мозг живого организма, значительному изменению поверхности которого соответствует значительно меньшее, чем для других органов тела, увеличение массы.
Этот путь эволюционного развития и использовали живые организмы, но больше всех преуспел человек, который смог в дополнение к температурному гомеостазу создать условия гомеостатирования внешней среды (жилища, одежда, применение огня), что в состоянии покоя привело к формированию мозга, позволяющего вести рассудочную деятельность.
Вышеизложенное составляет сущность термодинамических принципов эволюции живых организмов.
Выводы
Сущность необходимых термодинамических принципов эволюции живых организмов заключается в том, что, как доказано в статье, величина коэффициента теплоотдачи живого организма в филогенезе и онтогенезе является убывающей функцией времени в состоянии покоя, при постоянных температурах тела и внешней среды и для поддержания неизменной полной теплопродукции необходимо увеличение поверхности тела живого организма, что определяет удаление живого организма от состояния покоя.
При невыполнении в отдельном органе живого организма - мозге, известной в физиологии зависимости массы всего живого организма от его поверхности, например для гомойотермных организмов, возникает увеличение массы и поверхности мозга, позволяющее живым организмам, при достижении гомеостатирования внешней среды, эво-люционизировать путем формирования мозга не снижая удельной теплопродукции, что подтверждается эволюцией гомойотермных организмов.
Если формирование мозга отсутствует, то, при достижении гомеостатирования внешней среды, эволюция живых организмов приводит к увеличению поверхности тела живых организмов и, соответственно, к пропорциональному увеличению их массы, при этом происходит снижение удельной теплопродукции, что подтверждается гибелью гиперфауны.
Выживание наиболее приспособленных живых организмов при воспроизводимых условиях внешней среды не связано с достижением ими состояния покоя и с изменением удельной теплопродукции в филогенезе, что подтверждается конкуренцией биоценозов и составляет сущность идиоадаптации.
Полученные результаты позволяют выполнить термодинамическое обоснование пунктуализма эволюционного процесса, известного как ароморфоз Северцева, т. е. показать, что пунктуализм изменений связан с периодическим достижением гомеостатирования среды обитания живых организмов, при этом прогрессивные изменения в живом организме, возникают как результат противодействия состоянию покоя при гомеостатировании среды обитания.
Необходимо отметить, что человек достиг состояния температурного гомеостаза и гомеостатирования среды обитания в состоянии покоя, что привело к прогрессивному увеличению его размеров.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- Левич, В. Г. Введение в статистическую физику / В. Г. Левич. - М.: Гостехиздат, 1954. - С. 141.
- Волькенштейн, М. В. Биофизика / М. В. Волькен-штейн. - М.: Наука, 1988. - С. 16-19, 307-308, 566-573.
- Ансельм, А. И. Основы статистической физики и термодинамики / А. И. Ансельм. - М.: Наука, 1973. - С. 355357.
- Исаченко, В. П. Теплопередача / В. П. Исаченко, В. А Осипова, А. С. Сукомел. - М.: Энергия, 1969. - С. 15-18,27-28.
- Шмидт-Ниельсон, К. Размеры животных: почему они так важны / К. Шмидт-Ниельсон. - М.: Мир, 1987. - 259 с.
- Проссер, Л. Сравнительная физиология животных: Пер. с англ. / Л. Проссер, Ф. Браун. - М.: Мир, 1967. - С. 11-123.
- Кузнецов, В. Г. Производство энтропии в адиабатической замкнутой системе с градиентом температуры и производством тепла и применение этих условий к термодинамической модели живых организмов / В. Г. Кузнецов // Биофизика. - 2003. - Т. 48. - Вып. 3. - С. 572-573.
Статья в формате PDF
109 KB...
14 10 2026 21:58:53
Изучено влияние различной густоты стояния сахарного сорго на накопление сахаров в соке стeблей, сортов Юбилейное и Славянское поле ВС, в аридной зоне на различных типах почв. Установлено, что тип почвы дает незначительную прибавку в накоплении сахаров, но существенное влияние оказывает норма посева. Наибольшее накопления сахаров 12,6 т/га отмечено у сорта Славянское поле ВС при норме посева 100 тыс. шт. растений на 1 га. С увеличением нормы посева до 160 тыс. шт. на 1/га содержание сахаров в соке стeблей уменьшалось.
...
13 10 2026 15:21:15
Статья в формате PDF
736 KB...
11 10 2026 17:59:49
Статья в формате PDF
114 KB...
09 10 2026 15:17:13
Работа посвящена особенностям вегетативной регуляции сердечного ритма военнослужащих срочной службы в процессе прохождения воинской службы в зависимости от прежнего местожительства. Исследования показали, что у городских военнослужащих уровень напряжения регуляторных механизмов выше, чем у сельских. У городских военнослужащих адаптация к воинской службе протекает с большим напряжением регуляторных механизмов, за счет увеличения активности симпатического звена и субкортикальных уровней регуляции (высших вегетативных центров) наблюдаемое уже на середине и в конце прохождения воинской службы. Усиление степени централизации у них отмечалось уже в середине прохождения воинской службы, в то время как у сельских военнослужащих усиления отмечалось в конце службы.
...
08 10 2026 10:44:58
Статья в формате PDF
110 KB...
07 10 2026 20:53:25
В обзоре изложены современные представления об этиологии и патогенезе гестоза. Показано значение как генетически детерминированного, так и обусловленного развитием воспалительного процесса гeнитaлий повышения проницаемости маточно-плацентарного барьера для антигенов плода. Рассмотрена роль иммунокомплексной патологии как пускового механизма в развитии гестоза, значение нарушения продукции плацентой белков беременности и цитокинов с иммуносупрессивным действием при осложненном течении беременности.
...
04 10 2026 6:19:18
Статья в формате PDF
133 KB...
03 10 2026 8:45:52
Статья в формате PDF
242 KB...
02 10 2026 21:44:50
Статья в формате PDF
111 KB...
01 10 2026 18:52:47
Изложены результаты технолого-экологической оценки выемки междупластья по бестрaнcпортной технологии на Кангаласском угольном разрезе.
...
30 09 2026 14:34:43
Статья в формате PDF
105 KB...
29 09 2026 11:27:44
Статья в формате PDF
301 KB...
28 09 2026 15:35:42
Был изучен нутритивный профиль у 55 больных накануне операции микроваскулярной декомпрессии корешка тройничного нерва и в течение первых пяти суток раннего послеоперационного периода. Больные были распределены в две группы, разница в интенсивной терапии между которыми заключалась в использовании парентерального питания до того момента, когда пациент самостоятельно не начинает адекватно питаться и принимать жидкость. Изучались такие параметры, как абсолютное число лимфоцитов, уровни общего белка, альбумина и трaнcферрина плазмы крови. Было достоверно доказано положительное влияние на исходно скомпрометированный нутритивный статус проведения парентерального питания в раннем послеоперационном периоде после данной разновидности нейрохирургических вмешательств.
...
27 09 2026 16:34:27
Статья в формате PDF
256 KB...
26 09 2026 17:33:43
Статья в формате PDF
103 KB...
25 09 2026 22:13:47
Статья в формате PDF
111 KB...
24 09 2026 6:59:11
Статья в формате PDF
112 KB...
23 09 2026 17:15:11
Статья в формате PDF
135 KB...
22 09 2026 20:58:13
Статья в формате PDF
161 KB...
21 09 2026 13:57:34
Статья в формате PDF
97 KB...
20 09 2026 9:56:58
Статья в формате PDF
290 KB...
19 09 2026 16:26:42
Проведено поэтапное исследование, которое включало в себя оценку индивидуальных резервов соматического здоровья (СЗ) и оценку функционального состояния вегетативной нервной системы на основе исследования вариабельности ритма сердца (ВРС). Уровень СЗ оценивался в баллах. В результате проведенного нами исследования было выявлено, что риск манифестации хронической сосудистой патологии достаточно высок в группе с низкими энергетическими резервами организма (уровнем здоровья «низким» и «ниже среднего»), а таковых у нас оказалось 54,5 % из всех обследованных студентов БелГУ. Следующим этапом исследования была проверка этой версии. При анализе вариабельности сердечного ритма учитывались: показатель общей мощности спектра нейрогумopaльной регуляции сердечного ритма (TP); показатель, отражающий реактивность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы при проведении АОП; визуальная оценка степени кардио-респираторной синхронизации на основании данных спектрального анализа ВРС и пневмограммы. У обследуемых с низким уровнем соматического здоровья признаки вегетативной дисфункции различной степени выраженности наблюдались в 92,5 % случаев. В группе с низким уровнем СЗ реактивность парасимпатического отдела ВНС, отражающая адаптационные резервы организма, оказалась так же низкой. Таким образом, наша версия о взаимосвязи уровня соматического здоровья и частотой встречаемости вегетативной дисфункции полностью подтвердилась. Чем ниже уровень соматического здоровья, тем более вероятна манифестации хронической сосудистой патологии. При высоком уровне здоровья риск возникновения хронической соматической патологии минимален.
...
18 09 2026 20:19:28
В результате проведенного исследования установлено, что одними из ведущих патогенетических факторов течения пoлoвых инфекций являются нарушения в деятельности иммунной системы. В процессе исследования выявлены изменения в клеточном иммунитете, свидетельствующие о наличии супрессии Т - клеточного звена и наличии диссиммуноглобулинемии. Выявлено, что наиболее выраженные изменения в системе клеточного и гумopaльного иммунитета обнаружены у больных с хроническим течением инфекционного процесса.
...
17 09 2026 12:50:27
В настоящее время основной задачей стоматологии является профилактика кариеса, особенно для возрастной группы 11-16 лет. Ранее была установлена связь между кариесом и аномалиями зубочелюстной деформацией системы.
В 2001-2002 г нами было обследовано 2504 ребенка в возрасте от 11 до 16 лет.
Из них 1016 (40,6%) мальчиков и 1488 (59,4%) девочек.
Из числа выявленных аномалий прикуса чаще наблюдался глубокий прикус, затем дистальный, осложненный открытым прикусом, мезиальный и открытый, остальные виды прикусов встречались крайне редко.
На основе компьютерной обработке полученных данных очевидно, что деформация зубочелюстной системы встречается в возрастных группах со сменным и постоянным прикусом;
- аномалии прикуса составляют 53% от общего количества обследованных детей;
- аномалии положения отдельных зубов составляют 39% от общего количества обследованных детей.
...
16 09 2026 7:13:30
Статья в формате PDF
271 KB...
15 09 2026 14:34:24
Статья в формате PDF
146 KB...
14 09 2026 0:31:44
Методом рентген-компьютерной томографии изучены надпочечники 248 мужчин и 203 женщин зрелого (41 – 60 лет), пожилого (61 – 75 лет) и старческого возрастов (76 и более лет). Установлено, что как форма, так и динамика инволюции надпочечников человека проявляют изменчивость и пoлoвoй диморфизм. Выявлена преимущественная возрастная элиминация субъектов с L-формами надпочечников. Полученные результаты можно интерпретировать в пользу предположения о значительной стабильности макропараметров и наличии высокой морфофункциональной устойчивости надпочечников.
...
13 09 2026 9:12:26
Статья в формате PDF
125 KB...
12 09 2026 12:48:15
Статья в формате PDF
104 KB...
11 09 2026 18:26:32
Приведены закономерности влияния топографических и почвенных условий прирусловых территорий на прострaнcтвенную структуру видового состава трав и продуктивность пойменных лугов.
...
10 09 2026 12:43:48
Статья в формате PDF
160 KB...
09 09 2026 15:59:19
Статья в формате PDF
412 KB...
07 09 2026 6:59:52
Статья в формате PDF
115 KB...
06 09 2026 1:36:27
Статья в формате PDF
136 KB...
05 09 2026 10:59:51
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
