Гомеостаз экосистемы

Сложившаяся исторически экосистема не должна рас­сматриваться просто как сумма слагаемых, т. е. сочета­ние отдельных входящих в ее состав организмов. Это система, сохраняющая устойчивость при относительной стабильности внешней среды, способна к разнообраз-

ным изменениям в результате перемен во внешней сре­де и в составе самой экосистемы.

Способность экосистемы к самоподдержанию и са­морегулированию называется гомеостазом. В основе го-меостаза лежит принцип обратной связи, который мож­но продемонстрировать на примере зависимости плотно­сти популяции от пищевых ресурсов. Обратная связь возникает, если «продукт» оказывает влияние на «дат­чик» (рис. 8.5). В результате отклонения плотности по­пуляции от оптимума в ту или иную сторону увеличива­ется рождаемость или смертность, результатом чего бу­дет приведение плотности к оптимуму. Такая обратная связь, т. е. связь, уменьшающая отклонение от нормы, называется отрицательной обратной связью. Положитель­ная же обратная связь увеличивает это отклонение. Наи­большее значение для поддержания гомеостаза экосис­темы имеет отрицательная обратная связь. Благодаря именно этой связи регулируются процессы запасания и высвобождения питательных веществ, продуцирования и разложения органических соединений. Иными словами, взаимодействие круговоротов веществ и потоков энер­гии в экосистеме создает самокорректирующийся гоме-

Рис. 8.5. Упрощенная система регуляции плотности популяции (по: Одум, 1975).

остаз, т. е. для его поддержания не требуется внешнего управления.

Поддержание гомеостаза экосистемы возможно лишь в определенных пределах. Вне сферы действия отрица­тельной обратной связи вступает в силу положительная обратная связь. Область действия отрицательной обрат­ной связи можно изобразить в виде гомеостатического плато (рис. 8.6). Оно состоит из ступенек; в пределах каждой ступеньки действует отрицательная обратная связь. Переход со ступеньки на ступеньку может про­изойти в результате изменения в «датчике». Так, увели­чение или уменьшение количества пищевых ресурсов пе­реводит гомеостаз на другой уровень.

Рис. 8.6. Томеостатическое плато (по: Одум, 1975).

В практике сельского хозяйства повышение урожайности часто связывают с количеством вносимых удобрений. Однако, как правило, удобрений вносится столько, что система гомеос­таза выходит за верхний предел действия отрицательной об­ратной связи, вследствие чего в агроценозе начинаются нео­братимые изменения, приводящие к деградации возделывае­мых площадей. Так, увлечение удобрениями привело к эрозии и засолению хлопковых полей в Средней Азии.

B гомеостаз вовлекаются не только организмы и их продукты, но и неорганическая природа. Мы знаем, что абиотические факторы контролируют жизнедеятельность организмов. В свою очередь, организмы различными способами влияют на абиотическую среду.

Жизнедеятельность организмов постоянно приводит к физическим и химическим изменениям инертных ве­ществ, поставляя в среду новые вещества и источники энергии. Скорость изменения химического состава окру­жающей среды в результате жизнедеятельности организ­мов, синтезирующих и разлагающих органические веще­ства, на четыре порядка выше, чем скорость его изме­нения под влиянием геологических процессов. Вещества, запасаемые растениями и животными, усиливают то ста­билизирующее воздействие, которое обеспечивается скоплениями детрита и неорганических веществ при раз­ного рода пертурбациях в системе. Даже после пожа­ров, казалось бы совершенно уничтожающих все живое, в местообитании остаются огнеустойчивые семена и кор­ни, приспособленные к тому, чтобы сохранить себя, а тем самым и систему как целое.

Тема9 ЭНЕРГЕТИКА ЭКОСИСТЕМЫ

Энергия — общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи, благодаря чему все явления природы связаны воедино. Изменение энергии в системе происходит при совершении работы.

Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии — гласит, что энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает, она только переходит из одной формы в другую. Количество энергии при этом остается постоянным. Этому закону подчиняются все известные процессы в природе. Второй закон термодинамики фор­мулируется так: поскольку некоторая часть энергии все­гда рассеивается в виде недоступной для использова­ния тепловой энергии, эффективность самопроизволь­ного превращения кинетической энергии (например, энергии солнечного излучения) в потенциальную (энер­гию химических связей синтезируемых органических ве­ществ) всегда меньше 100%.

Дата добавления: 2014-01-04