ЭКОЛОГИЯ_ПОСОБИЕ / 14_ГЛАВА 10

Надсистемами называют системы более высокого уровня организации, например, биосфера по отношению к гидросфере и многим другим экосистемам, подсистемами - системы более низкого уровня организации.

Таким образом, наука об управлении в системах (кибернетика) в настоящее время имеет важнейшее приложение в экологии, особенно в связи со все усиливающимися нарушениями природных механизмов, контроля со стороны человека или даже заменой естественных механизмов регулирования природных процессов искусственными.

Управляющая система, согласно кибернетическим законам, всегда бывает сложнее (состоит из большего числа элементов, имеет большее число связей и т.п.), чем управляемые совокупности. Именно поэтому число всех консументов в несколько раз выше числа всех продуцентов. Упрощение многих природных систем человеком (в частности, монокультура, уничтожение видов), разрушая системы управления, таит в себе серьезную опасность для сохранения устойчивости как отдельных экосистем, так и биосферы в целом. Примером управления в экосистеме может служить прохождение солнечной энергии через любой экологический компонент. Управление в экосистемах осуществляется с помощью специализированных механизмов, например, поведенческих особенностей, внутривидовых и межвидовых взаимосвязях. Управление на уровне экосистемы включает также механизмы регулирования запасания и высвобождения питательных веществ, продуцирования и разложения органических соединений.

Взаимодействие круговоротов веществ и потоков энергии в больших природных экосистемах создает самокорректирующийся гомеостаз, для поддержания которого не требуется внешнего управления. В небольших экосистемах и системах, созданных человеком, контроль осуществляется внешними факторами (в том числе человеком - антропогенный фактор). Гомеостаз как состояние подвижного равновесия (или постоянного и устойчивого неравновесия) природной системы, поддерживаемое сложными приспособительными реакциями, регулярным возобновлением основных её структур, вещественно-энергетического состава и внутренних свойств, а также постоянной функциональной саморегуляцией во всех её звеньях, характерен и необходим для всех природных систем - от организма до космических. Гомеостаз направлен на максимальное ограничение воздействий на систему внешней и внутренней среды, сохранение относительного постоянства структуры и функций системы. Термин «гомеостаз» обычно употребляют для систем организменного и популяционного уровней организации. Для экосистем чаще используют термин «динамическое экологическое равновесие».

Действие гомеостатических механизмов регулирования системы имеет предел и, по мере нарастания стресса, система, хотя и продолжает осуществлять управление, может оказаться неспособной вернуться на прежний уровень. Подлинно надежный гомеостатический контроль устанавливается только после периода длительного эволюционного приспособления. Новые экосистемы, например, создаваемые современным сельским хозяйством, обычно подвержены резким колебаниям и менее способны противостоять внешним возмущениям. Понимание того, что человечество составляет всего лишь часть такой сложной системы как биосфера, а не внешнее по отношению к ней явление, хотя и обладает все возрастающей способностью воздействия на биосферу, составляет наиболее важное направление современного практического приложения экологии. Природа с разумной помощью человека переработкой отходов жизнедеятельности, в частности, производства, но она не обеспечивает гомеостатических механизмов для преодоления последствий применения тяжелой техники, искусственно синтезированных химических соединений, прежде не имевшихся в природе, для того, чтобы справиться с глобальным агропромышленным загрязнением почвы, воды, воздуха, которое трудно контролировать и ограничивать, по крайней мере до тех пор, пока человечество не научится контролировать и ограничивать себя.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что является главным предметом системных исследований в экологии?

2. Какое значение имеет системный подход для исследований?

3. В чем состоят недостатки и преимущества применяемых в экологии моделей?

4. Приведите примеры абстрактных и материальных моделей.

5. Укажите разницу между описательными и объяснительными моделями.

6. Особенности использования имитационных моделей

7. Какие критерии позволяют оценить качество математических моделей?

8. Какие достоинства компьютерного моделирования можно привести по сравнению с реальным экспериментом?

9. Укажите последовательность этапов системного анализа как технологии научного поиска.

10. Объясните формулу связи человечества с биосферой, предложенную Б. Небелом: ЭП = (ЧН х СЖ) / УЭС

11. Поясните схему взаимодействия общества и природы (рис. 20)

Тест-контроль знаний.

Тест №1

1. Под моделированием понимают:

а) только создание модели

б) создание модели и работу с уже созданной моделью

в) только работу с уже созданной моделью

2. Высшим системным обобщением в биологии явилась:

а) эволюционная теория

б) линнеевская классификация растений

в) теория возникновения органического мира

3. Моделью называют:

а) объекты, заменяющие оригинал для целей анализа и изучения и сохраняющие его существенные характеристики

б) объекты, заменяющие оригинал для целей практического применения

в) собственно исследуемые оригиналы

4. Математические модели, дающие точный прогноз развития события, явления:

а) детерминированные

б) вероятностные

в) прескриптивные

г) дескриптивные

Тест №2

1. В связи с упрощением структуры биосферы под действием антропогенного давления её устойчивость …

а) уменьшается

б) увеличивается

в) не изменяется

2. Управляющая система по отношению к управляемым совокупностям:

а) сложнее

б) проще

в) такая же

3. Гомеостаз системы направлен на:

а) максимальное ограничение воздействий на систему внешней и внутренней среды, сохранение относительного постоянства структуры и функций системы

б) минимальное ограничение воздействий на систему внешней и внутренней среды

в) увеличение степени воздействий на систему внешней и внутренней среды, сохранение относительного постоянства структуры и функций системы

4. Модели, указывающие лишь на существование связей между элементами изучаемого системного объекта без всякого их объяснения:

а) описательные

б) объяснительные

в) имитационные

г) качественные

19