4.1. Стійкість екосистем

Схема гомеостазу системи по Ю. Одум

Екосистема може бути описана комплексною схемою прямих і зворотних зв'язків, що підтримують гомеостаз системи в деяких межах параметрів навколишнього середовища [4]. Таким чином, в деяких межах екосистема здатна при зовнішніх впливах підтримувати свою структуру і функції відносно незмінними. Зазвичай виділяють два типи гомеостазу: резистентний - здатність екосистем зберігати структуру і функції при негативному зовнішньому впливі (див. Принцип Ле Шательє - Брауна) і пружний - здатність екосистеми відновлювати структуру і функції при втраті частини компонентів екосистеми. В англомовній літературі використовуються подібні поняття: локальна стійкість - англ. local stability (Резистентний гомеостаз) і загальна стійкість - англ. global stability (Пружний гомеостаз)

Коралові рифи - приклад крихкості біорізноманіття

Іноді виділяють третій аспект стійкості - стійкість екосистеми по відношенню до змін характеристик середовища та зміни своїх внутрішніх характеристик [15]. У випадку, якщо екосистема стійко функціонує в широкому діапазоні параметрів навколишнього середовища та / або в екосистемі присутня велика кількість взаємозамінних видів (тобто, коли різні види, подібні за екологічними функцій в екосистемі, можуть заміщати один одного), таке співтовариство називають динамічно міцним (стійким). У зворотному випадку, коли екосистема може існувати в дуже обмеженому наборі параметрів навколишнього середовища, та / або більшість видів незамінні в своїх функціях, таке співтовариство називається динамічно крихким (нестійким) [15]. Необхідно відзначити, що дана характеристика в загальному випадку не залежить від числа видів і складності спільнот. Класичним прикладом може служити Великий Бар'єрний риф біля берегів Австралії (північно-східне узбережжя), що є однією з "гарячих точок" біорізноманіття у світі - симбіотичні водорості коралів, дінофлагелляти, дуже чутливі до температури. Відхилення від оптимуму буквально на пару градусів веде до загибелі водоростей, а до 50-60% (за деякими джерелами до 90%) поживних речовин поліпи одержують від фотосинтезу своїх мутуалістов .

Різні положення рівноваги систем (ілюстрація)

У екосистем існує безліч станів, в яких вона перебуває в динамічній рівновазі; в разі виведення з нього зовнішніми силами, екосистема зовсім необов'язково повернеться в початковий стан, найчастіше її залучить найближчим рівноважний стан ( аттрактор), хоча воно може бути дуже близьким до початкового .

4.2. Біорізноманіття та стійкість в екосистемах

Дощові ліси Амазонії, як і вологі екваторіальні ліси, є місцями найбільшого біорізноманіття

Зазвичай стійкість пов'язували і пов'язують з біорізноманіттям видів в екосистемі ( альфаразнообразіе), тобто, чим вище біорізноманіття, чим складніше організація співтовариств, чим складніше харчові мережі, тим вище стійкість екосистем. Але вже 40 і більше років тому на це питання існували різні точки зору, і на даний момент найбільш поширена думка, що як локальна, так і загальна стійкість екосистеми залежать від значно більшого набору чинників, ніж просто складність спільнот і біорізноманіття. Так, на даний момент з підвищенням біорізноманіття зазвичай пов'язують підвищення складності, сили зв'язків між компонентами екосистеми, стабільність потоків речовини і енергії між компонентами

Екваторіальний дощової ліс може містити більше 5000 видів рослин (для порівняння в лісах тайгової зони - рідко більше 200 видів)

Важливість біорізноманіття полягає в тому, що воно дозволяє формувати безліч спільнот, різних за структурою, формою, функціями, і забезпечує стійку можливість їх формування. Чим вище біорізноманіття, тим більше число спільнот може існувати, тим більша кількість різноманітних реакцій (з точки зору біогеохімії) може здійснюватися, забезпечуючи існування біосфери в цілому .