4. Продуцирование и разложение в природе.

Фотосинтезирующие, и отчасти хемосинтезирующие, организмы создают органические вещества на Земле – продукцию в количестве 100 млрд. тонн в год и примерно такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания растений в углекислый газ и воду. Однако этот баланс неточен, т.к. известно, что в прошлые геологические эпохи создавался избыток органического вещества, в особенности, 300 млн. лет назад, что выразилось в накоплении в осадочных породах угля.

Этот избыток образовался вследствие того, что в соотношении О₂/СО₂ баланс сдвинулся в сторону СО₂ и заметная часть продуцированного вещества, хоть и очень небольшая, не расходовалась на дыхание и не разлагалась, а окаменевала и сохранялась в осадках. Сдвижение баланса в сторону повышения содержания кислорода около 100 млн. лет назад сделало возможным эволюцию и существование высших форм жизни.

Без процессов дыхания и разложения, так же как и без фотосинтеза, жизнь на Земле была бы невозможна.

Дыхание – это процесс окисления, который еще в древности справедливо сравнивали с горением. Благодаря дыханию как бы «сгорает» накопленное при фотосинтезе органическое вещество.

Дыхание – это процесс гетеротрофный, приблизительно уравновешивающий автотрофное накопление органического вещества. Различают аэробное, анаэробное дыхание и брожение.

Аэробное дыхание – процесс, обратный фотосинтезу, где окислитель, газообразный кислород присоединяет водород.

Анаэробное дыхание происходит обычно в бескислородной среде, и в качестве окислителя служат другие неорганические вещества, например, сера.

Брожение – такой анаэробный процесс, в котором окислителем становится само органическое вещество.

На основе сказанного можно утверждать, что происходит некоторое отставание гетеротрофного разложения от продуцирования во времени. И такое соотношение наблюдается на уровне биосферы. «Отставание гетеротрофной утилизации продуктов автотрофного метаболизма есть одно из важнейших свойств экосистемы». Однако в результате деятельности человека это свойство находится под угрозой и прежде всего из-за непомерного потребления кислорода огромными двигателями и други аппаратами, которое может привести к снижению продукции.

5. Гомеостаз экосистемы.

Гомеостаз – это способность биологических систем – организма, популяции и экосистем – противостоять изменениям и сохранять равновесие.

Гомеостаз обеспечивает саморегулирование системы.

Действие гомеостаза заключается в механизме обратной связи, отрицательной и положительной.

Рассмотрим в качестве примера субсистему «хищник-жертва», которая является частью экосистемы.

Положительная обратная связь «усиливает отклонение», например, увеличивает чрезмерно популяцию жертвы. Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», напр., ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции хищников.

Если в систему «хищник – жертва» не вмешиваться (напр., человек не уничтожает хищника), то результат саморегуляции будет описываться гомеостатическим плато – областью отрицательных связей.

При нарушении системы начинают преобладать положительные обратные связи, что может привести к гибели системы.

Наиболее устойчивыми являются крупные экосистемы. Это происходит за счет взаимодействия круговоротов веществ и потоков энергии.