169 3

7.10.2. Druga zasada termodynamiki u procesach biologicznych

Organizm żywy Hanowi układ o bardzo złożonej i wysoko zorganizowanej strukturze. W okresie rozwoju organizm żywy przyswaja sobie materię i energię z otoczenia oraz potrafi im nadać formę organizacyjną o mniejszej entropii i większej entalpii swobodnej. Nawet w okresie dojrzałości organizm potrafi utrzymać czy odnawiać wysoką organizację mateni i energii Jak to pogodzić z prawem wzrostu entropii czy ubytku entalpii swobodnej?

Entropia organizmu żywego, stanowiącego układ otwarty, zmienia się zgodnie z drugą zasadą termodynamiki w postaci:

dSy    d5j    dS,

dr    dr    dr

Gdyby organizm żywy był układem zamkniętym (    * 0 J. jego entropia rosła-

dS_ dS,

by z prędkością: -j³ * — > 0. w związku z jej tworzeniem się w procesach nie-dr dr

odwracalnych. Jednak szybkość tworzenia się entropii maleje, aż stanic się zerem.

zdS, \

| —    0 |. kiedy entropia przyjmuje wartoić maksymalną. Wtedy układ znalazłby

się w stanie równowagi statycznej, równoważnej ze śmiercią

Organizm, stanow iąc układ otwarty. wymienia entropię d5_t z otoczeniem. Otrzymuje bowiem entropię dSJ > 0 z produktami pokarmowymi oraz oddaje entropię d5* < 0 wraz ze zdegradowanymi produktami przemiany materii i zdegradowaną energią <w postaci ciepła) Wymieniona z otoczeniem entropia d5_t jest ujemna: dS_€m |dS"J - |dS^l <0, bowiem IdS",) < |d5^ . Równocześnie w organizmie zachodzą procesy nieodwracalne, tworzące entmpif dS_f. W organizmie dojrzałym, nic zmieniającym sw«j biomasy, szybkość tworzenia się entropii jest równa szyb

kości jej oddawania

dr

. Entropia dojrzałego organizmu nic zmienia się

w czasie:

óS_mi

dr

‘°-V

const.

organizm znajduje się więc w stanie stacjonarnym (ryc. 7.12).

Stan stacjonarny wyróżnia się pewuą stabilnością; jego zakłócenie, spowodowane zmianą któregoś z bodźców, wywołuje działania przeciwstawiające się zakłóceniu i przywracające stan pierwotny. Wynika to z zasady Prigoginea.

W stanie stacjonarnym stale czynne są procesy nieodwracalne, destrukcyjne, powodujące psucie porządku - tworzące entmpif. Tym procesom przeciwstawiają

169