2. Основні поняття системного підходу в екології

7.Ієрархія рівнів організації Ймовірно, краще всього можна визначити зміст сучасної екології, виходячи з концепції рівнів організації, які складають своєрідний «біологічний спектр».

Угруповання, популяція, організм, орган, клітина і ген - основні рівні організації життя.

Теоретично цей спектр рівнів, як і спектр випромінювання або логарифмічна шкала, може бути продовжений до безкінечності в обидві сторони.

Ієрархія - це «розташування ступінчастим рядом». На кожному ступені, або рівні, в результаті взаємодії з навколишнім фізичним середовищем (енергією та речовиною) виникають характерні функціональні системи.

Ієрархічний підхід дає зручну основу для вивчення складних ситуацій або широких градієнтів. Але ієрархічний поділ на компоненти у багатьох випадках штучний.

Кожен рівень в спектрі біосистем «інтегрований», тобто взаємозалежний з іншими рівнями, тут не можна знайти різких меж або розривів у функціональному сенсі. Їх немає навіть між організмом і популяцією.

Наприклад, організм, ізольований від популяції, не в змозі жити довго, точно так само, як ізольований орган не може тривалий час окремо від організму. Подібним же образом угруповання не може існувати, якщо в ньому не відбувається кругообіг речовин і в нього не надходить енергія зовні.

Той же аргумент можна залучити для спростування невірного уявлення про те, що людська цивілізація може існувати незалежно від світу природи.

8.Під системою мають на увазі «впорядковано взаємодіючі і взаємозалежні компоненти, що утворюють єдине ціле».

Системи, що містять живі компоненти (біологічні системи або біосистеми), можна виділяти або вивчати на будь-якому з рівнів, або на будь-якому проміжному рівні, зручному або корисному для дослідження.

Наприклад, системи «господар-паразит» або двохвидова система взаємопов'язаних організмів (скажімо, співжиття гриба і водорості, які утворюють лишайник) є проміжні рівні між популяцією і угрупованням.

Екологія вивчає головним чином ті системи, які розташовані в правій частині цього спектру, тобто системи вище рівня організму.

В екології значення терміна популяція, якій спочатку позначав групу людей, розширене і позначає групи особин будь-якого виду організмів.

11.Так само угруповання в екологічному сенсі включає всі популяції, що займають дану ділянку. Угруповання і нежива середа функціонують спільно, утворюючи екологічну систему, чи екосистему. Угруповання і екосистеми приблизно відповідають часто вживаним в європейській літературі термінам біоценоз і біогеоценоз (буквально життя і земля, що функціонують разом).

Біом - зручний і широко використовуваний термін, що позначає велику регіональну або субконтинентальну біосистему, що характеризується якимось основним типом рослинності або інший характерною особливістю ландшафту, наприклад біом листяних лісів помірного поясу.

12.Принцип (аксіома) емерджентності

Важко виділити найбільш загальну закономірність складних систем. Мабуть, нею може служити закон подібності частини і цілого (закон подібності), або біоголографічний закон: частина є мініатюрною копією цілого, а тому всі частини одного рівня ієрархії систем схожі друг на друга. Приклади: модель атома і сонячної системи; людська істота мініатюрна копія світобудови т.д.

Він свідчить, що у свідомості людей, як біологічних об'єктів («біо»), створюється об'ємне («голографічне») відображення навколишнього, яке тільки подібно реальності.

Закон подібності частини і цілого не абсолютний. Електрон ніяк не може бути моделлю організму, а окремі гени аналогічні і навіть ідентичні у дуже далеко систематично віддалених друг від друга видів. Але такі протиріччя зустрічаються, як правило, при порівнянні дуже ієрархічно віддалених структур, головним чином елементарних і дуже складних.

Звідси випливає наступне: ціле є чимось більшим, ніж сума його частин. Причому якісно нові особливості цілого у порівнянні з його складовими є результатом взаємодії елементів системи між собою. Водночас система є якісно новим, своєрідним утвором у порівнянні з її елементами. В цьому знаходить свій прояв принцип емерджентності.

Якісно нові, емерджентні, властивості екологічного рівня або екологічної одиниці не можна передбачити, виходячи з властивостей компонентів, що становлять цей рівень або одиницю.

Образно кажучи, одне дерево ще не ліс, як і група дерев, а механічна сума хімічних елементів, молекул органічних речовин, навіть тканин і органів, не дає організму.

Так для лісу необхідно поєднання всіх його екологічних компонентів, що складають саме його екосистему, кругообіг речовин, рeгyляція потоку енергії, в тому числі утворення власного клімату і т. д.

Для ілюстрації принципу емерджентності наведемо два приклади, один з фізики, інший з екології.

Водень і кисень, з'єднуючись в певному співвідношенні, утворюють воду, рідину, абсолютно несхожу за своїми властивостями на вихідні гази.

А певні водорості і кишковопорожнинні тварини, еволюціонуючи разом, утворили систему коралового рифу, виник ефективний механізм кругообігу елементів живлення, який дозволив такій комбінованій системі підтримувати високу продуктивність у водах з дуже низьким вмістом цих елементів. Отже, фантастична продуктивність і різноманітність коралових рифів – є емерджентною властивістю, характерною тільки для рівня рифового співтовариства.

Фейблмен (Feibleman, 1954) вважає, що при кожному об’єднанні підмножин у нову множину виникає не менше однієї нової властивості.

13.Солт (Salt, 1979) пропонує розрізняти емерджентні й сукупні властивості, що є сумою властивостей компонентів. І ті й інші – властивості цілого, проте сукупні властивості не мають нових чи унікальних особливостей. Так, біомаса популяції дорівнює сумі мас усіх особин, що входять до її складу.

Емерджентні властивості саме й обумовлені взаємодією компонентів при формуванні системи певного рівня організації. На рівні популяції емерджентними будуть: її структура (статева, генетична, розмірно-вікова тощо), тип розподілу організмів у просторі, народжуваність, смертність, біотичний потенціал, тип динаміки тощо.

На рівні угруповання – типи міжпопуляційних взаємин, трофічні ланцюги й мережі, видове розмаїття тощо.

На екосистемному – характер біогеохімічних колообігів, трансформація енергії, енергетичний баланс екосистеми, екологічні сукцесії, флуктуації й трансформації тощо.

На думку Б. Петтена (Patten, 1978), ідеальне вивчення будь-якого рівня системи включає вивчення тричленної ієрархії: системи, підсистеми (сусідній нижній рівень) і надсистеми (наступний верхній рівень).

При всій очевидності аксіоми емерджентності її не завжди усвідомлюють в практичній діяльності.