4.1.3. Общие положения теории устойчивости экосистем и их компонентов. Стр. 4

Система высокого уровня иерархии (массив леса, поймы, бассейн и т.д.) будет стабильна, если она состоит из подсистем, устойчивых к различным внешним воздействиям. В процессе своего развития система высокого уровня иерархии (СВИ) отбирает элементарные экосистемы, наиболее приспособленные к данным условиям существования и функционирования (системный дарвинизм). На каждом этапе развития экосистемный состав СВИ будет различен. Таким образом, понятие "стабильность" более статистическое, чем устойчивость, что позволяет предложить для его исследования методы теории надёжности. Общая схема предлагаемой иерархии понятий гомеостаза, устойчивости и стабильности приведены на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Схема иерархии понятий стабильности, устойчивости и гомеостаза

4.1.4. Общие положения теории устойчивости экосистем и их компонентов. Стр. 5

Из схемы видно, что реальным компонентом экосистемы низкого уровня иерархии (биогеоценоза) мы считаем отдельный организм, а не популяцию. Популяция и биогеоценоз, таким образом, являются системами не разного уровня иерархии, а разного типа интеграции: видового (биологического) и биогеоценотического. Это соответствует имеющимся в литературе данным (Войтенко, 1985; Гладышев, 1990). Об этом же свидетельствует различие целей этих систем. Основная цель систем видовой (биологической) интеграции – максимизация продолжительности жизни и репродукции (Войтенко, 1985), что достигается популяционным разнообразием, охватывающим максимально широкий диапазон колебаний внешних факторов. Главной целью систем биогеоценотической интеграции является оптимизация процессов энерго- и массообмена в каждой точке географического пространства. Однако цель систем биологической интеграции также достигается оптимизацией энерго- и массообмена организма с окружающей средой.

Таким образом, именно энерго- и массообмен является связующим (интегрирующим) звеном обеих вышеназванных систем. Мы вывели свойство репродукции из области гомеостаза организма, поскольку оно помимо качеств отдельного организма во многом зависит от качества окружающей среды и экосистемы в целом. Эти обстоятельства свидетельствуют о некоторой двойственности отдельного организма. С одной стороны, он входит в систему биологической интеграции, выполняя функции поддержания оптимального биологического разнообразия и сохранения вида; с другой стороны, организм выполняет функции оптимизации энерго- и массообмена в системах биогеоценотической интеграции (экосистемах).

Ограничив понятия экосистемы, гомеостаза, стабильности и устойчивости, можно ввести дефиницию понятия окружающей среды, поскольку любая система лишь относительно изолирована и имеет внешние входы и выходы – внешние каналы связи (Ackoff, 1960; Клир, 1990; Hall, Fagen, 1956). Примем для начала определение А.Д.Холла и Р.Е.Феджина (Hall, Fagen, 1956), тем более что его придерживается и признанный специалист в области системологии Дж. Клир (1990).

Для экосистемы окружающая среда есть совокупность всех объектов, изменение свойств которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства изменяются в результате поведения системы. В частности, окружающей (внешней) средой для экосистемы уровня биогеоценоза будут газовый состав атмосферы, климатические параметры, подстилающие породы, а также другие окружающие экосистемы и деятельность человека. Собственно устойчивость экосистем и будет определяться взаимодействием конкретной экосистемы с её окружающей средой.

Приведённое выше определение внешней среды вызывает естественный вопрос: когда природный объект считается принадлежащим окружающей среде, а когда он принадлежит выделенной экосистеме? Если объект взаимодействует с системой таким образом, как сказано в определении, то не является ли он сам частью системы?

Ответ на этот вопрос не является очевидным. В некотором смысле экосистема вместе с окружающей её средой составляет мир вещей, интересующих нас для решения определённой задачи.

Разделение этого мира на две составляющие может быть проведено достаточно произвольными способами, ведь почти любая природная система является частью (подсистемой) системы более высокого иерархического уровня. В конечном итоге это разделение будет зависеть от намерений исследователя, типа задачи и уровня генерализации (Клир, 1990; Hall, Fagen, 1960).

Учитывая вышесказанное, можно хотя бы предварительно определить, что же можно понимать под устойчивостью экосистемы к внешним воздействиям. Устойчивость экосистемы определённого уровня иерархии (в нашем случае уровня биогеоценоза) – это её способность сохранять внутреннюю пространственную и компонентную структуру, а также оптимальную амплитуду колебаний собственных свойств (оптимальный режим энерго- и массообмена) в условиях изменения пространственной и компонентной структуры и амплитуды колебаний свойств внешней среды.

Согласно данному определению устойчивость экосистемы можно разделить на внутреннюю и внешнюю.

обеспечивающую относительное постоянство внутренних связей и компонентного состава экосистемы,

обеспечивающую оптимальное состояние внешних каналов связи с окружающей средой.

Внешняя устойчивость экосистемы ответственна и за связи с другими окружающими её экосистемами, за устойчивость пространственного расположения экосистемы. Нарушение каналов связи с другими экосистемами приводит к скрытой или явной агрессии одной из них по отношению к другой. Естественно, эта агрессия направлена в сторону экосистемы с более слабой внутренней устойчивостью. Следовательно, внутренняя и внешняя устойчивость экосистемы взаимосвязаны: нарушение одной из них приводит к нарушению другой. При этом надо помнить и об иерархии экосистем. Для экосистемы высокого иерархического уровня (например, излучина поймы, лесоболотный массив и т.д.) часть внешних каналов связи каждой из отдельных составляющих её экосистем будут выполнять функции внутренних связей системы более высокого уровня и будут ответственны за внутреннюю пространственную структуру системы более высокого ранга (Почвообразование и антропогенез…, 1992; Росновский, 1993, 1997).