Виды систем и виды связей в системах

Данное явление отражено в принципе Берталанфи (1969): целое представляет нечто большее, чем сумма составляющих его элементов, т.к. главная характеристика его – взаимодействие, протекающее между элементами.

Точно так же как нельзя предсказать свойства воды, только исходя из свойств водорода и кислорода, нельзя предсказать и свойства экосистемы на основании сведений об отдельных популяциях. Необходимо изучать и лес в целом и отдельные деревья, находящиеся в лесу.

Из знания принципа эмерджентности вытекает и следующий важный вывод: свойства экосистемы можно неожиданно изменить, вмешавшись в природные процессы и нарушив естественную связь между ее элементами. Примером может послужить гибель Арала, последствия осушения болот и др.

Эмерджентность определяется видовым разнообразием. Чем больше видов в экосистеме, тем больше ее эмерджентность. В природных экосистемах с богатым видовым разнообразием наблюдаются сложнейшие взаимосвязи, коэффициент эмерджентности их высок.

В агроэкосистемах (с.-х. поля) бедный видовой состав и, следовательно, низкий коэффициент эмерджентности – низкая способность к саморегуляции и устойчивость. Агроценозы не могут существовать без поддержки и постоянного вмешательства со стороны человека, т.к сразу начинается внедрение нежелательных видов – сорняков, вредителей, различных возбудителей болезней.

Предметом изучения экологии являются живые системы, следовательно, важно познакомиться с общими положениями теории систем. Различают три вида систем:

1. замкнутая – отсутствует обмен веществом и энергией с соседними системами (не существует в природе, идея вечного двигателя)

2. закрытая – происходит обмен энергией, обмен веществом отсутствует (искусственно созданные человеком системы, например, космический корабль)

3. открытая – происходит обмен веществом и энергией (все живые системы от организма до биосферы).

Существование систем невозможно без связей. Все связи делят на прямые и обратные.

Прямой связью называют такую связь, когда один элемент (А) действует на другой (В) без ответной реакции: А→В.

Например, верхний ярус леса действует на травянистую растительность под его пологом. Прямая связь наблюдается также при действии Солнца на все земные процессы.

В случае обратной связи элемент В отвечает на действие элемента А. Бывает положительная и отрицательная обратная связь. Они играют важную роль в природных процессах.

Обратная положительная связь ведет к усилению процесса в одном направлении: А→В→В₁. Например, при вырубке леса почва уплотняется тяжелой техникой, в результате накапливается вода на ее поверхности, затем поселяются влаголюбивые растения, которые еще больше способствуют накоплению влаги (сфагновый мох удерживает влаги в 25-30 раз больше своего веса); в результате идет заболачивание.

В случае обратной отрицательной связи в ответ на действие элемента А со стороны элемента В возникает противоположная по направлению сила противодействия: А⇄В. Этот тип связей наиболее распространен и наиболее важен в природных процессах, т.к. он обеспечивает устойчивое динамическое равновесие живых систем. На обратных отрицательных связях базируются устойчивость и стабильность экосистем. Увеличение численности жертвы как кормового ресурса, например, полевой мыши для лис, создает условия для размножения и увеличения численности лис. Они начинают более интенсивно уничтожать жертву и снижают ее численность до первоначального уровня. Численность хищника и жертвы синхронно колеблется в определенных границах.

Локальное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере вызывает повышение интенсивности фотосинтеза, связывание углекислого газа в органическом веществе и снижение его содержания до нормы.

Одно из отрицательных проявлений деятельности человека в природе связано с нарушением действия этих связей, это может привести к разрушению экосистем или переходу их в другие состояния. Например, умеренное загрязнение водоемов биогенными веществами приводит к интенсивному размножению организмов, потребляющих эти вещества, в результате чего происходит самоочищение водоема. Перегрузка водной среды загрязняющими веществами приводит к угнетению и уничтожению организмов-санитаров и разрушению установленных связей. Наблюдается прогрессирующее загрязнение, обеднение водной среды кислородом и превращение чистых озерных или текущих вод в системы болотного типа.

Дата добавления: 2014-01-04