Взаємодія живого і косного компонентів

Хоча екосистема являє собою матеріально-функціональну цілісність, роль кожного компонента у визначенні властивостей цілого неоднакова. В зв’язку з цим однією з найважливіших характеристик екосистеми є кількісне співвідношення між масами живого і мертвого субстратів. Чим це відношення менше, тим, при інших рівних умовах, слабший вплив біоценозу на біотоп, менш ефективне кондеціонування середовища, напрямлене на посилення гомеостазу системи. Як правило, косний компонент у водних екосистемах представлений значно сильніше, ніж в наземних. Середня біомаса організмів на суші досягає 10 кг/м², а в гідросфері – близько 10 г/м². А якщо ще врахувати, що область поширення життя на суші вимірюється по вертикалі десятками метрів, а у воді переважно сотнями метрів і кілометрами, то маленька концентрація життя в гідросфері стає ще очевиднішою. Але чим менша водойма, тим вища в ній концентрація живого. Проте, живому компоненту належить активна і провідна роль в біогеоценотичних процесах. Пристосовуючись до абіотичного оточення, біоценоз безперервно еволюціонує як система.

Хоча ідеальна схема коло обігу речовин передбачає їх переміщення по замкненому колу, в реальних екосистемах спостерігається інша картина. Наприклад, кисень, який виділяється фото синтезуючими організмами, в певній мірі використовується на дихання тварин, але частина його тимчасово виходить з коло обігу, переміщуючись в атмосферу. Органічна речовина після відмирання організму частково опускається на грунт і захоронюється в товщі донних осадів.

Сам процес взаємодії косного і живого компонентів екосистеми далеко не завжди відповідає уявленню про колообіг речовин. Тільки по відношенню до Світового океану в цілому можна говорити про практично реалізований принцип циркуляції речовин по замкненому колу, хоча навіть і тут є резервати.

В стічних озерах процес виходу речовин з коло обігу в атмосферу та відкладення його на дні доповнюється винесенням як мертвого матеріалу, так і живих організмів (біосток). Ще сильніше виражені відхилення від ідеальної схеми у водосховищах та ріках, до яких застосовують термін «транзитний», або «поточний» коло обіг. Організми, котрі народжуються у верхній частині ріки, зносяться вниз течією і більше не беруть участі в процесах коло обігу в місці свого виникнення.

Стійкість екосистем Це поняття відрізняється певною невизначеністю, оскільки в нього вкладається найрізноманітніший зміст. Перш за все, стійкою може називатися система, котра відрізняється постійністю свого стану, відсутністю змін. Другий критерій – інерція, стійкість до порушень, третій – «еластичність», здатність повертатися до вихідного стану після порушення зовнішніми силами. Четвертий критерій – амплітуда змін у відповідь на зовнішню дію, величина відхилення, при якому система може повертатися у вихідний стан. Особливою формою стійкості системи є циклічність змін, наявність стабільних лімітованих циклів. Стійкість структурних (S_с) і функціональних (S_ф) характеристик екосистем можна оцінити середнім значенням відхилень вимірюваної величини відносно середньої(). Як міру гомеостазу передбачається використовувати величину G₁=1 - при S_с ≥ S_ф.

Система рахується тим стабільнішою, чим менше стан одних компонентів (функцій) залежить від коливання інших. По деяких розрахунках стабільність планктонних систем в 6-7 разів вища, ніж в оточуючого їх комплексу абіотичних факторів.

Велике число можливих поведінкових реакцій посилює стабільність (стійкість) живих систем в умовах різких локальних і тимчасових змін в абіотичному середовищі. Гомеостатичні механізми екосистем являють собою буфер, який згладжує амплітуду змін систем в певних межах.

Стійкість живих систем також переважно зростає з ускладненням їх структури, особливо видової і трофічної, що в свою чергу супроводжується характерними зрушеннями в енергетиці угрупувань.

В якості прикладу можна навести результати гідробіологічних дослідів, виконаних на Чорному морі та в тропічній частині Тихого океану. Для характеристики складності трофічної структури використовувався символ f; де m – число харчових зв’язків в піддослідних планктонних угрупуваннях, а g – число екологічних груп в них. В планктонній популяції Чорного моря кількість екологічних груп становила 14, трофічних зв’язків – 50, відповідно індекс f становив 3.6; в планктонній популяції тропічної частини Тихого океану к-ть екологічних груп становила 14, трофічних зв’язків – 50, а індекс f становив 7.1. Тобто, в Чорному морі індекс трофічної складності був майже в два рази меншим, і, відповідно, система була менш стійкою. В стійких популяціях спостерігається відносно постійний (в середньому 27 – 28%) показник ефективності передачі речовини і енергії через всі трофічні рівні. В малостійких угрупуваннях інтенсивність потоку з переходом на кожний наступний трофічний рівень і затрата енергії зростають, ефективність передачі енергії різко зменшується.