Глава 2. Экосистемы - предмет экологии

В число управляющих механизмов на уровне экосистемы вхо­дят, например, такие субсистемы, как редуценты, регулирующие накопление и высвобождение биогенных элементов, необходимых растениям. Субсистема «хищник - жертва» (волки - зайцы) управ­ляет плотностью популяций и хищника, и жертвы.

В отличие от созданных человеком кибернетических устройств, управляющие функции экосистемы диффузны и находятся внут­ри нее, а не направлены извне. Для поддержания гомеостаза в природе не требуется внешнее управление (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Гомеостоз . популяции животных, регулируемый доступностью пиЩи

Природа чрезвычайно вынослива. Живые организмы, популя­ции, экосистемы могут достаточно долго, но не беспредельно, поддерживать динамическое равновесие.

Итак, все живые существа и человек в том числе/ так же как и экосистемы, являются саморегулирующимися гомеопатическими системами, поддерживающими равно-

60

Глава 2. Экосистемы - предмет экологии

весие главным образом за счет отрицательных обратных связей.

Следовательно, экосистемы способны поддерживать относитель­ ную стабильность своего состояния.

И Стабильность экосистем в экологии означает свойство лю­бой системы возвращаться в исходное состояние после того, какона была выведена из состояния равновесия. Стабильность опреде­ляется устойчивостью экосистем к внешним воздействиям. Выделя­ют два типа устойчивости: резистентную и упругую.

Резистентная УСТОЙЧИВОСТЬ (лат. resistenlio - сопротивляемость) - ЭТО способность экосистемы сопротивляться нарушениям, поддерживая неизменными свою структуру и функции.

Упругая устойчивость - способность системы быстро восста­навливаться после нарушения структуры и функций (рис. 2.7).

. Резистентная и упругая устойчивость (по Ю. Одуму, 1986, с изменениями)

Системе трудно одновременно развить оба типа устойчивости: они связаны обратной связью, а иногда исключают друг друга.

Например, калисрорнийский лес из секвойи устойчив к пожа­рам (высокая резистентная устойчивость), но если сгорит, то восста­навливается очень медленно или вовсе не восстанавливается (низ­кая упругая устойчивость). А заросли вереска очень легко выго-

61

Глава 2. Экосистемы - предмет экологии

Глава 2. Экосистемы - предмет эколоши

рают (низкая резистентная устойчивость), ио быстро восста­навливаются (высокая упругая устойчивость).

Кроме рассмотренных, имеют место и другие механизмы, обеспечивающие гомеостаз и стабильность экосистем. Напри­мер, состав атмосферы Земли, умеренные температуры, благо­приятные для жизни условия кислотности - все это обеспечено ранними формами жизни. Координированное взаимодействие микроорганизмов и растений сглаживало колебание физичес­ких факторов. Например, NH₃, выделяемый животными организ­мами, поддерживает в воде и почве необходимую для жизни нейтральную и слабощелочную среду. Без этого значения рН были бы такими низкими, что организмы погибли бы.

Вспомним, что огромное количество С0₂, поступающего ватмосферу в результате деятельности человека, поглощается буферной карбонатной системой океана и автотрофами: С0₂+ СаСО₃+ Н₂0 = Са(НС0₃)₂

Q солн п С0₂+п Н₂0 = (СН₂0)_n+п 0₂

Но по мере увеличения притока С0₂буферная емкость био­сферы может оказаться недостаточной, и в атмосфере устано­вится новое соотношение между С0₂иО_г Должна произойтиэволюционная подгонка, чтобы вновь появился гомеостатический контроль.

Стабильность в экосистемах обеспечивается также избыточ­ностью организмов, выполняющих одинаковые функции. Напри­мер, если в сообществе имеется несколько видов растений, каж­дое из которых развивается в своем температурном диапазоне, то скорость фотосинтеза экосистемы в течение всех сезонов года может оставаться почти неизменной.

Огромное значение в сохранении стабильности биоссреры в целом имеет биологическое разнообразие (биоразнообразие).

Биоразнообразие - наиболее ценный ресурс планеты, кото­рый возник в результате естественного отбора за миллиарды лет при взаимодействии двух процессов: видообразования и вымира-

62

ния видов. Биоразнообразие включает два понятия: генетическое и видовое разнообразие.

Генетическое разнообразие, т. е. многообразие генетических программ у особей одного вида, - это гигантская генетическая библиотека, которая помогает всем видам совершенствоваться, использовать необходимые ресурсы, находить свое место в био­сфере, приспосабливаться к изменениям в окружающей среде.

Видовое разнообразие - это многообразие различных видов организмов внутри какого-то биоценоза. Это «страховая полити­ка» природы против катастроф.

Человек - самое могущественное существо, способное изме­нять функционирование экосистем. Человеческий мозг до сих пор опирался в основном на положительную обратную связь. Пытаясь выкачать из природы все богатства, он ломал механиз­мы ее самовосстановления. Это привело к росту техники, уровня жизни и одновременно - к истощению природных ресурсов и загрязнению окружающей среды. Этот процесс в конце концов приведет к снижению качества жизни и разрушению окружаю­щей среды, если не будут найдены пути адекватного управления с помощью отрицательной обратной связи.

Стремясь снизить уровень загрязнения окружающей среды, человек должен в равной степени стремиться к сохранению всех механизмов саморегуляции, поддерживающих естественные сис­темы жизнеобеспечения планеты, т. е. к сохранению установив­шегося в природе экологического равновесия.

Возможности природы восстанавливаться даже после катаст­роф очень велики. Человечество пережило немало природных и социальных потрясений: чума, извержения вулканов (гибель Пом­пеи), опустошительные войны, революции и др.

В естественных экосистемах одни виды вымирают, их место занимают другие. Исчезнувшие леса, поля, поселения со време­нем могут заменяться другими системами. В биосфере идет постоянный процесс изменения и развития экосистем.

63