3.5. Математические модели популяционной динамики

Описанные выше на качественном уровне закономерности могут быть достаточно строго выражены аналитически. Отметим, что большинство экологических задач значительно сложнее поддаются формализации, чем физические или химические процессы, поэтому к математическим моделям экологических процессов нельзя предъявлять столь же жесткие требования в отношении точности и адекватности. Однако "проигрывание" математической модели того или иного экологического процесса на компьютере часто бывает единственно возможным методом исследования, поскольку прямой эксперимент в силу специфичности объекта исследования либо вообще невозможен, либо экономически невыгоден.

3.6. "Гипотеза Геи"

Абиотическая среда Земли резко отличается от условий, существующих на любой другой планете Солнечной системы. Это послужило основой для создания двумя учеными – британским физиком, химиком и изобретателем Д.Лавлоком и американским микробиологом Л.Маргулис – "гипотезы Геи" (по имени древнегреческой богини Земли Геи). Суть этой гипотезы сводится к тому, что биосфера Земли с течением времени не только создает подходящую для себя атмосферу, но и активно поддерживает ее современное состояние, не позволяя химическому составу атмосферы значительно отклоняться от оптимального значения.

Иными словами, организмы Земли не столько сами приспосабливаются к атмосфере, сколько приспосабливают ее к своим потребностям.

Рассмотрим механизм такого приспособления. Если, например, по каким-либо причинам произойдет увеличение концентрации кислорода в атмосфере Земли, то это приведет к повышению вероятности самопроизвольных лесных пожаров. Участившиеся пожары уменьшат концентрацию кислорода до первоначального значения. Если в результате сжигания органического топлива в атмосфере возрастет концентрация углекислого газа и уменьшится концентрация кислорода, то это неизбежно стимулирует процессы фотосинтеза, сопровождающиеся, как мы видели, поглощением углекислого газа и выделением кислорода. Кроме того, с разрежением кислорода угнетается дыхание и резко снижается вероятность лесных пожаров, что опять же рано или поздно должно возвратить атмосферу в ее первоначальное состояние.

Таким образом, в соответствии с "гипотезой Геи" биосфера Земли представляет собой сложный "суперорганизм", который способен преобразовывать свою среду так, чтобы она была для него максимально благоприятна. Из этой гипотезы делается два прямо противоположных вывода. Первый, экологический, состоит в том, что, если Земля – живой организм, то мы должны заботиться о ней, защищать системы жизнеобеспечения, поддерживающие Землю и нормальное существование на ней всех живых организмов. Второй, который отчасти поддерживает и сам Д.Лавлок, заключается в том, что для Земли даже выгодно увеличение антропогенного давления, поскольку при этом улучшаются корректирующие системы Земли и идет процесс эволюции.

Последняя точка зрения, однако, не учитывает того, что усилившееся в последнее время антропогенное воздействие на биосферу Земли может превзойти возможности корректирующих механизмов обратной связи и делает менее оптимистичными прогнозы относительно возможностей биосферы поддерживать необходимую для ее существования окружающую среду. Наконец, слишком прямолинейное сопоставление Земли и живого организма – скорее поэтическая метафора, а не научная реальность. В отличие от живых организмов, Земля не может размножаться, подвергаться мутациям, для нее исключен естественный отбор, т.е. для Земли отсутствуют все те механизмы, которые обеспечивают адаптацию видов живых организмов к изменяющимся внешним условиям.

Ключевые слова и понятия:гомеостаз, принцип Ле Шателье-Брауна, обмен веществом, энергией, информацией, три принципа функционирования экосистем, круговороты углерода, азота, фосфора, экологические пирамиды, закон Линдемана, популяция, биотический потенциал, сопротивление среды, механизмы популяционного равновесия, "гипотеза Геи"

ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОСИСТЕМ