Понятие о буферности, буферность экосистем

Способность экологической системы сохранять свое исходное состояние, несмотря на вредоносное действие внешних сил определяет ее буферностъ. При этом, ее можно оценить и количественно, например, количество загрязнений способных поглотиться и обезвредитъся данной экосистемой определяет ее буферную емкость. Фактически это способность экосистемы активно противостоять вредному воздействию внешней среды. Благодаря эволюционно возникшим сложным механизмам обратной связи и буферности экологическая система под воздействием незначительных помех достаточно быстро может прийти в устойчивое равновесное состояние. Скорость же возвращения экосистемы во времени к устойчивому равновесию определяет ее упругость (релаксацию).

Каждая экологическая система обладает определенным запасом эволюционно наработанной инфюрмации (мера организованности системы). Очевидно, что чем более сложно устроена экологическая система, тем больше имеется и внутренних пищевых и других информативных цепей и, следовательно, выше ее инфюрмативность (организованность). Как известно, каждая открытая система (а экосистемы - это всегда открытые системы) получает информацию из внешней среды, причем эта информация стремится вывести систему за пределы, обеспечивающие ее выживание. Поэтому, стабильность системы будет зависеть от количества установившейся информации (от её организованности). Это означает, что экологические системы тем стабильнее, во времени и пространстве, чем они иерархически сложнее устроены, чем больше обратных связей установлено между отдельными объектами данной экосистемы.

Влияние человека на экосистемы в процессе его деятельности сказывается весьма интенсивно, поскольку своей деятельностью он неизбежно создает помехи в механизмах передачи обратной связи между отдельными компонентами экосистем. Это искусственные помехи и такие помехи существенно отличаются от естественных. Они не являются инструментом естественного отбора, поскольку в процессе эволюции организмы к ним не приспособились и приспособиться, как правило, не успевают. Отклонение от нормы некоторых активных параметров среды выходит в таких случаях за пределы, отвечающие естественным нормам реакции организмов на эти параметры. Так, бесконтрольное применение гербицидов вносит помехи в жизненные функции экосистемы в целом. Травостой, являющийся и продуцентом, и средообразователем, и источником энергии для последующих пищевых цепей, под воздействием передозировок гербицидов погибает. С гибелью травы исчезают целые популяции насекомых и животных. Часть, наиболее чувствительных особей сразу погибает, а оставшиеся оказываются в условиях неблагоприятных для их спаривания и обмена генетической информацией. На уровне отдельных особей (у оставшихся в живых) происходят необратимые изменения, приводящие к мутациям и вымиранию.

Выход из вышеописанной ситуации, по-видимому, заключается в разработке эффективных механизмов избежания вредного воздействия современного урбанизированного (индустриального) общества на экосистему. Очевидно, что наиболее простой выход -запретительные, хорошо работающие законы и административные меры противодействия. Но, достаточно ли лишь таких, «запретительных» мер? Думается, что нет, ибо вредные вещества в индустриальном обществе - вездесущи, а их производство и аккумулирование интенсивно продолжается.

К сожалению, в последнее время главными источниками загрязнения окружающей среды становится не столько производство, сколько

возрастающее в геометрической прогрессии активное потребление продукции. Процесс потребления выработанной продукции неизбежно сопровождается накоплением и необходимостью обезвреживания различных отходов. Например, токсичные вещества активно образуются и выделяются в окружающую среду при сжигании топлива, от внесения минеральных удобрений, при использовании химических добавок и разного рода пестицидов, растворителей, фармацевтических и парфюмерных средств, фасок, лаков, стройматериалов и т.д. Традиционные, обычно принятые в России, методы контроля «на сбросе» - к таким диффузным источникам загрязнения из-за их неэффективности вообще неприменимы. Да и польза от контроля за содержанием токсичных соединений в отходах при плохо, или вообще неработающих системах очистки на большинстве производств, честно говоря - весьма сомнительна.

Совершенно очевидно, что в центре внимания сейчас, по-
видимому, должен быть не столько «конечный» контроль, сколько
эффективная профилактика и предупреждение возможного
загрязнения окружающей среды и снижения количества
образующихся токсичных веществ в самих их источниках, а также в
изыскании возможностей замены таких источников на менее
токсичные и усовершенствование технологий производства и культуры
потребления самих продуктов производства.

Следует также отметить, что тропосфера, мировой океан и надводная атмосфера находятся в эволюционно установившемся динамическом общепланетарном равновесии. Последнее же поддерживается такими процессами, как выпадение в осадок солей и органических веществ, с которыми и выводятся из круговорота вредные для биоты вещества-токсиканты. Основным же двигателем и одновременно эффективным регулятором этого процесса является круговорот воды, химических элементов и других веществ..

Хорошо известно, что основой основ эффективного развития
биосферы является процесс фотосинтеза. Он, одновременно
является и наиболее современным аккумулятором, итрансформатором свободной солнечной энергии; причем, более эффективный даже по сравнению с круговоротом воды в природе. Устойчивость же отдельных экосистем биосферы определяется качественными и количественными структурами внутривидовых и межвидовых взаимодействий. Экологическая система благодаря гомеостатическим механизмам саморегуляции стремится и способна, в пределах гомеостатического периода, изменить свое состояние к исходному в ответ на какие-либо возмущения или изменения внешних факторов. Обычно, такое изменение свидетельствует о наличии в системе некоторой концентрации энергии, которая в зависимости от величины концентрации и от особенностей данной, конкретной ситуации может быть израсходована на полезную работу или же превратиться в тепло.

Термодинамика живой природы имеет свои характерные и отличные от неживой природы особенности. Если, например, взять процесс питания такой открытой живой системы, как человеческий организм, то в соответствии с главным законом термодинамики - законом сохранения и превращения энергии в организме должны соблюдаться нижеследующие условия:

• материальный приток питательных веществ всегда
должен соответствовать и уравновешиваться их потерей;

• приток также энергии должен компенсировать ее расход.
Известно, что при средней интенсивности труда реальные

энергетические потребности взрослого человека составляют примерно 2500 - 3000 ккал/сут. Отсюда следует, что человек должен съедать в сутки такое количество пищи, которое при сжигании в калориметре давало бы эквивалентное же количество энергии. Однако чтобы набрать 3000 ккал в сутки человек должен съесть, например, около 20 кг овощей и фруктов, что практически невозможно себе даже представить.

Вместе с тем, известно, что вегетарианцы прекрасно обходятся только лишь растительной пищей. Многие из них, если считать по калорийности потребляемой пищи, потребляют всего лишь 600-700 ккал/сутки, хотя и ведут очень активный образ жизни. Это в 4-5 раз меньше необходимого расчетного количества энергии. Откуда же живой организм черпает дополнительную энергию? Только ли из пищи?

Одну из предположительных, рабочих гипотез высказал ещё в начале прошлого века швейцарский клиницист Бирхер-Беннер, когда обратил внимание на поразительное сходство структур хлорофилла и гемоглобина. Порфириновое ядро лежит в основе строения обоих этих сложных молекулярных образований, главное отличие которых сводится к строению хелатного узла. Здесь, в центре молекулы (в порфириновом ядре) у хлорофилла расположен атом Мд, а у гемоглобина - Ре. Поскольку все живые организмы буквально купаются в Солнечной энергии, за миллионы лет эволюции у них неизбежно и обязательно, по-видимому, должен был выработаться механизм связывания этой солнечной энергии в энергию химических химических связей различных химических соединений.

Но, так ли это? Пока еще экспериментальных доказательств сей смелой гипотезе нет. Но, мы не сомневаемся, что они обязательно будут найдены!!!

Дата добавления: 2014-01-07