Глава 2. Экосистемы - предмет экологии

Глава 2. Экосистемы - предмет экологии

Соотношение концентраций С0₂и 0₂отражает соотношение скоростей этих процессов в экосистемах, т. е. соотношение акку­мулированной продуцентами и рассеянной консументами энер­гии. За последние 60 млн лет в атмосфере установилось относи­тельно постоянное содержание 0₂(21 %) и С0₂(0,03 %).

Соотношение СО₂ и 0₂ в атмосфере характеризует баланс автотрофных и гетеротрофных процессов в биосфере в целой.

При этом в разных экосистемах баланс этих процессов мо­жет быть либо положительным, либо отрицательным. Существуют автотрофные экосистемы с преобладанием процессов продук­ции, т. е. с положительным биотическим балансом (тропический лес, мелкое озеро, агроэкосистема). В гетеротрофных экосисте­мах преобладают процессы деструкции, т. е. имеет место отри­цательный баланс (горная река, город).

Для биосферы в целом важнейшее значение имеет отставание процессов разложения органических веществ от процессов синтеза их зелеными растениями. Именно это отставание обусловило накопление в недрах горючих ископаемых, а в атмосфере - кислорода.

Установившийся в биосфере положительный баланс продукцион-но-деструкционных процессов обеспечивает жизнь аэробных организ­мов, в том числе и человека. Озабоченность вызывает деятель­ность человека, который значительно ускоряет процессы разло­жения, сжигая древесину и органическое вещество, накопленное в горючих ископаемых. В воздух выбрасывается большое количе­ство С0₂, до этого связанного в угле, нефти, торфе, древесине, что может нарушить биотический баланс в биосфере.

2.3. Саморегуляция Относительно стабильное соотношениеи стабильность скоростей автотрофных и гетеротроф-экосистем ных процессов на Земле существует бла­годаря способности экосистем и био­сферы к саморегуляции, которая поддерживает экологическое равновесие в биосфере.

56

□ Саморегуляция экосистем обеспечивается внутренними меха­низмами, устойчивыми взаимодействиями между их компонента­ми, трофическими и энергетическими связями.

Экосистемы, популяции и организмы имеют кибернети­ческую природу (гр. куЬетеНке - искусство управления) и характеризуют­ся развитыми информационными сетями, состоящими из потоков физических и химических сигналов, связывающих все их части в единое целое. Эти потоки («невидимые провода природы») управ­ляют системой, подобно тому, как гормональная и нервная сис­темы связывают все части организма и управляют им.

Для обеспечения работы информационной связи необходимы три элемента: рецептор, который воспринимает сигнал измене­ния или нарушения в системе;анализатор, который принимает, оценивает и анализирует информацию, посылаемую рецептором, ипреобразователь, который изменяет или восстанавливает на­рушенное состояние системы и с помощью обратного сигнала подает информацию анализатору.

Например, при повышении температуры тела рецептор кожи посылает информацию по «нервным проводам» в определенный участок мозга - анализатор. Последний, в свою очередь, посыла­ет информацию преобразователю - потовыделяющим железам. Пот испаряется, и организм охлаждается. Когда температура нормализуется, кожные рецепторы посылают новую информа­цию в мозг, который подает сигнал обратной связи для прекра­щения потоотделения.

В экосистемах управление также основано на обратных свя­зях, когда часть сигналов с выхода из системы вновь поступает на вход, регулируя состояние системы на выходе. Этот процесс обычно изображают обратной петлей, через которую «стекаю­щая вниз» во вторичную субсистему информация вновь подается на первичную субсистему (рис. 2.5).

Низкоэнергетические сигналы, вызывающие высокоэнергетичес­кие реакции, очень распространены в природе. Например, каж­дый год на планете миллионы людей и животных гибнут от различ-

57