Принцип эмержентности
Компоненты экосистемы имеют определенные свойства.
По мере объединения компонентов или подмножеств в более значительные функциональные единицы, у этих новых единиц возникают новые свойства, которые отсутствовали на предыдущем уровне. Эти новые свойства называются эмержентными.
Принцип эмержентности можно сформулировать так: свойства целого невозможно свести к сумме свойств его частей.
Эмержентные свойства возникают как результат взаимодействия компонентов, а не вследствие изменения природы этих компонентов.
Эмержентные свойства возникают при функционировании экосистемы как целого и исчезают при её разрушении .
Вся совокупность условий необходимых для существования того или другого вида живых организмов, а также его роль в биологическом сообществе составляют экологическую нишу. Каждый вид занимает свою нишу в сообществе.
2.6 Потоки энергии в экосистемах
Функционирование экосистемы любого уровня осуществляется лишь за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды.
Определяющей характеристикой жизни как особой формы существование материи является обмен веществ.
Обмен веществ отдельных организмов с окружающей средой в процессе дыхания, питания, разнообразных выделений, или в общем виде - кругооборот вещества в экосистемах возможен лишь в процессе использования и передачи энергии.
Каждой экосистеме и всем организмам в ней нужен постоянный и достаточный приток концентрированной энергии для поддержки достаточно сложных внутренних связей. При функционировании экосистем большая часть энергии превращается в тепловую. Таким образом, в экосистеме, как и в биосфере в целом, основными потоками энергии являются потоки концентрированной (в основном солнечной ) и рассеянной энергии (тепловой ).
Живые организмы, в некотором смысле, можно сравнивать с своеобразными машинами, которые вырабатывают биомассу. Расчеты показали, что КПД растительной машины не большее 1%, то есть только 1% солнечной энергии, запасено в растительной продукции. Распределение энергии на уровне продуцентов и первичных консументов представлено на схеме рис.2.2.
Особенностью превращения энергии в экосистемах является ее
односторонняя направленность – лучистая энергия, пройдя ряд преобразований, в значительной степени рассеивается в виде тепла.
Только продуценты могут усваивать энергию и вещество непосредственно из окружающей среды. Все остальные живые организмы получают то и другое вместе с питанием. Схема потоков энергии и вещества в экосистемах показана на рис.2.3.
Таким образом, для нормального функционирования экосистемы необходим постоянный и достаточный приток концентрированной энергии, способной превращаться в работу, при этом энтропия увеличивается, поэтому обязательно необходим сток тепловой энергии из экосистем.
Баланс энергии можно записать в виде уравнения: Ек =Ер + А, где Ек , Ер – концентрированная и рассеянная энергия , А – энергия истраченная на работу по функционированию экосистем.
Рис.2.2- Распределение энергии на уровне продуцентов и первичных консументов:
1-неиспользованная растительная продукция,
2-неусвоенная продукция, 3-неиспользованная животная продукция
Увеличение загрязнения атмосферы промышленными выбросами усложняет усвоение солнечной энергии растениями, так как пылью “забиваются” их устьица, через которые происходит питание и газообмен. В результате, уменьшается количество пищи, а следовательно, и энергии, которая поступает всем другим живым организмам, все большее их количество не сможет противостоять увеличению энтропии и погибнет. При определенных размерах этого процесса вся система может погибнуть.
Рис. 2.3- Потоки энергии и вещества в экосистемах:
1 - солнечный свет 2 – поток веществ, 3 – тепловая энергия
З.Э. - запасенная энергия, З.В. - запас вещества,
П - продуценты, К - консументы, Р - редуценты