3.5.Стабильность экосистем.

Устойчивость экосистем в экологии означает свойство системы возвращаться в исходное состояние после того, как она была выведена из состояния равновесия. Различают два типа устойчивости: резистентную и упругую.

• Резистентная устойчивость (лат. resistentia сопротивляемость) – способность экосистемы сопротивляться нарушениям, поддерживая неизменными свою структуру и функции.

• Упругая устойчивость – способность системы быстро восстанавливаться после нарушения структуры и (или) функции.

Экосистема обычно имеет преобладающим либо один, либо другой тип устойчивости, а иногда они исключают друг друга.

Эти два типа стабильности связывает обратная зависимость - системе трудно одновременно развить оба типа устойчивости.

Так, калифорнийский лес из секвойи довольно устойчив к пожарам (для этих деревьев характерны толстая кора и другие адаптации), но если он все же сгорит, то восстанавливается очень медленно или вовсе не восстанавливается. Напротив, калифорнийские заросли чапарраля очень легко выгорают (низкая резистентная устойчивость), но быстро восстанавливаются за несколько лет (отличная упругая устойчивость).

Как правило, при благоприятных физических условиях среды экосистемы в большей степени проявляют резистентную, а не упругую устойчивость, а в изменчивых физических условиях наблюдается прямо противоположное

По мере нарастания стресса система, продолжая оставаться управляемой, может оказаться неспособной к возвращению на прежний уровень.

Для экосистем характерно не одно, а несколько состояний равновесия и после стрессовых воздействий (Холдинг) они часто возвращаются не в то состояние равновесия, из которого были выведены, а в другое.

Например, что значительное, хотя и не все количество СО₂, поступающего в атмосферу в результате деятельности человека, поглощается карбонатной и другими системами моря, но по мере увеличения притока СО₂ в атмосферу устанавливаются новые равновесия на несколько более высоком уровне. В этом случае даже небольшое нарушение может иметь далеко идущие последствия.

Буферная емкость экосистемы – способность экосистемы противостоять загрязнению. Буферная емкость экосистемы – количество загрязнений, которое экосистема может переработать без заметных последствий для ее состояния.

Новые, молодые экосистемы, особенно искусственные (например, создаваемые современным сельским хозяйством), обычно подвержены более резким колебаниям и менее способны противостоять внешним возмущениям по сравнению со зрелыми естественными экосистемами, компоненты биоценоза которых имели возможность приспособиться друг к другу.

3.6.Энергия в экологических системах

Важнейшим аспектом экологии являются энергетические взаимоотношения в экологических системах.

Первый закон термодинамики, или закон сохранения энергии, гласит, что энергия может переходить из одной формы в другую, но она не исчезает и не создается заново.

Второй закон термодинамики, или закон энтропии, формулируется по-разному. Для целей экологии наиболее удобными являются следующие формулировки:

- процессы, связанные с превращениями энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную - деградирует;

- поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии, эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии (например, света) в потенциальную (например, энергию химических соединений протоплазмы) всегда меньше 100%.

Энтропия (от греческого entropia - поворот, превращение) - мера количества энергии, которая становится недоступной для использования, мера изменения упорядоченности, которая происходит при деградации энергии. Система обладает низкой энтропией, если способна создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности за счет непрерывного рассеяния легко используемой, концентрированной энергии (например, света или пищи) и превращения ее в энергию, используемую с трудом (например, в тепловую). Закон сохранения энергии и закон энтропии - это фундаментальные законы природы, имеющие универсальное значение. Из этих физических законов нет исключений, и никакие технические изобретения не могут их нарушить. Любая искусственная или естественная система, не подчиняющаяся этим законам, обречена на гибель.

Экология, по сути дела, изучает связь между светом и экологическими системами и способы превращения энергии внутри системы. Ибо отношения между растениями-продуцентами и животными-консументами, между хищником и жертвой, не говоря уже о численности и видовом составе организмов в каждом местообитании, лимитируются и управляются потоком энергии, превращающейся из ее концентрированных форм в рассеянные.