ПОНЯТТЯ СТІЙКОСТІ ЕКОСИСТЕМИ

Екосистеми є відкритими системами, так як обмінюються із зовнішнім середовищем речовиною та енергією. Стабільне функціонування екосистеми забезпечується кругообігом речовин і елементів, перерозподілом потоку енергії (світлової та теплової) всередині спільноти, взаємодією між елементами співтовариства і відображає здатність біосистем до відтворення і виживання в існуючих умовах.

Під стабільністю природного біосистеми (популяції або біоценозу) розуміється її здатність протягом багатьох поколінь безперервно зберігати природні (еволюційно вироблені) структуру і функції в динамічній рівновазі зі змінами зовнішнього середовища і само- відновлюватися після порушень структури, обумовлених зовнішніми впливами 1 .

Як все відкриті системи, екосистема - саморозвивається і саморегулююча (принцип внутрішньої авторегуляции і самоорганізації). Саморегуляція екосистем забезпечується стійкими зв'язками між їх компонентами (спільнотою організмів і абиотической складової), трофічними і енергетичними відносинами, різноманіттям організмів, що виконують однакові функції, але займають різні екологічні ніші, безперервним самовідтворенням популяцій, здатністю до еволюції видів і мікроеволюції популяцій. Це забезпечує оперативну адаптацію до змін середовища. Механізми саморегуляції біосфери дозволяють компенсувати ті, хто підбурює антропогенний вплив в певних межах.

Гомеостазом називається здатність популяції або екосистеми підтримувати стабільність в умовах, що змінюються середовища. Найважливішим механізмом гомеостазу є зворотний зв'язок. Механізми гомеостазу функціонують в певних межах зміни зовнішніх впливів, при перевищенні яких може наступити загибель екосистеми. Наприклад, для підвищення врожайності в сільському господарстві використовують мінеральні добрива. Однак при перевищенні допустимих концентрацій в агроценозах грунту починаються незворотні руйнівні зміни, тобто система гомеостазу виходить за межу дії негативного зворотного зв'язку.

Екосистеми здатні протистояти змінам навколишніх умов в певних межах і різких коливань щільності популяцій завдяки саморегуляції. У природних умовах спостерігаються мінливість екосистем, постійне порушення рівноваги, коливання чисельності популяцій в результаті внутрішніх і зовнішніх впливів, взаємодій різних видів.

Стабільність екосистем означає не стільки окремі фізичні, хімічні та біологічні рівноваги, скільки стабільність процесів масо-і енергообміну, кругообігу речовин і енергії [1] [2] .

Стійкість екосистеми означає її здатність повертатися до вихідного положення після того, як система була виведена зі стану рівноваги: чим складніше влаштована екосистема, тим вона більш стійка. Таким чином, під стійким рівновагою розуміється здатність саморегулівної системи повертатися в початковий стан, по крайней мере, після незначного відхилення. У цьому випадку поведінка екосистеми може бути описано за допомогою моделі математичного маятника. Саморегульовані системи можуть характеризуватися стійким рухомим і нестійким рівновагою.

  • 1. Сталий рухлива рівновага - порушені зв'язки відновлюються відносно швидко, тривалість відновлення залежить від співвідношення потоку навантажень, початкового захисного і відновного потенціалу системи.
  • 2. Нестійка рівновага - в певних умовах (при низькому захисному потенціал і великому потоці навантажень) навіть при невеликих порушеннях зв'язків в системі починають швидко розвиватися незворотні зміни.

Складні системи можуть проходити кілька станів стійкої рівноваги, тому після критичних впливів вони можуть не повернутися в той стан рівноваги, з якого були виведені. Виділяють два типи стійкості: резистентну стійкість - здатність залишатися в стійкому стані під навантаженням і пружну стійкість здатність швидко відновлюватися. Їх пов'язує зворотна залежність (рис. 2.4).

Ступінь відхилення системи від рівноваги після обурення визначає відносну резистентну стійкість системи. Чим більше відхилення від рівноваги, тим менше резистентна стійкість. Прикладом такої стійкості можна вважати збереження чисельності популяцій домінуючих видів у забруднених водоймах, наприклад, водорість Ch. Vulgaris, яка не тільки займає домінуюче становище в фітопланктоні, але і може забезпечувати реабілітацію, тобто відновлення природних функцій водойми.

Розрізняють три ступеня відхилення екосистем від рівноваги під дією зовнішніх чинників:

  • • стрес - склад біологічного співтовариства практично не змінюється, структура ж змінюється значно, відбувається перерозподіл видів за ступенем домінування;
  • • резистентное стан - різко знижується видове різноманіття і змінюється склад співтовариства, розвиваються стійкі до дії зовнішнього фактора популяції; для цього стану характерна стабільність загальної біомаси організмів спільноти;
  • • репресія - повне придушення розвитку організмів.

Якщо популяція здатна відновити свою чисельність, то рівновага екосистеми зберігається незалежно від ступеня відхилення. У разі настання екологічної катастрофи максимальні навантаження проявляються за дуже короткий інтервал часу, межі стійкості екосистеми перевищуються, і екосистема руйнується.

Резистентна і пружна стійкість екосистем

Мал. 2.4. Резистентна і пружна стійкість екосистем

(А. Е. Кузнєцов, Н. Б. Градова, 2006)

Як правило, при сприятливих стабільних фізичних і хімічних умовах середовища екосистеми виявляють резистентну стійкість. У мінливих умовах найчастіше спостерігається репресія. Таким чином, від ступеня впливу абіотичних факторів (світла, вологи, температури, вітру, pH, наявності хімічних біогенних елементів і речовин, солоності і т.д.) залежить життєдіяльність організмів і стан екосистеми в цілому.

  • [1] Кузнєцов А.?., Градова Н. Б. Наукові основи екобіотехнології: навч, посібник длястудентов. М .: Мир, 2006.
  • [2] Там же.
 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >