ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ХИМИКО ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Фармацевтический факультет Кафедра промышленной экологии РЕФЕРАТ «Помехи в экосистемах и их характеристики»

Выполнила: Затолокина Е.С., 310 группа Проверила: магистр экологии и природопользования Родионова А.А.

Санкт-Петербург 2014

Оглавление

Структура и функции экосистем 1

Понятие помехи в экосистемах 2 Характеристика помех в экосистемах 3

Введите название главы (уровень 1) 4

Введите название главы (уровень 2) 5

Введите название главы (уровень 3) 6

Введение

Итак, все компоненты экологической системы, находясь в постоянном взаимодействии между собой, образуют круговороты химических элементов. Обмен веществ организмов между собой и обмен их с окружающей средой можно рассматривать как процессы передачи информации и энергии. Следовательно, в любой экосистеме, где существуют пищевые цепи, имеются определенные «каналы» передачи этой информации: химической, энергетической, генетической и др.

Сбалансированность биологического круговорота, а следовательно, и устойчивость экологических систем, с точки зрения кибернетики, обеспечиваются механизмами и процессами обратной связи.

Принцип обратной связи заключается в том, что некоторый управляющий компонент той или иной системы получает информацию от управляемых компонентов, используя эту информацию для внесения коррективов в дальнейший процесс управления.

Для пояснения принципа обратной связи в экологии рассмотрим условную простую экологическую систему, состоящую только из двух трофических уровней «олень-волк». То есть в этой модельной экосистеме отсечены «продуцентная» и «редуцентная» части, а сложная связь трофических каналов, существующая в реальном, представлена звеном перехода вещества и энергии от консумента 1-го рода (олень) к консументу 2-го рода (волк). Подобное упрощение позволит сделать некоторые принципиальные выводы.

В этой системе волки (хищники) поедают оленей (жертв). Если численность жертвы постоянно растет, то хищник, который только этой жертвой и питается, тоже имеет возможность увеличить свою численность (объем популяции). В этом проявится положительная обратная связь, которая стремится вывести систему из равновесия. Но поскольку волк ест оленей, то он, естественно, снижает численность популяции оленя. В этом проявляется отрицательная обратная связь, которая компенсирует отклонение и возвращает систему в исходное состояние. Если численность волка почему-либо резко возрастает, то он, соответственно, снизит и численность оленя, и сам будет поставлен перед условием ограничения собственной численности, так как будет испытывать недостаток пищи.

В естественной экологической системе все время поддерживается равновесие, исключающее необратимое уничтожение тех или иных звеньев в трофических цепях. Численность волка и оленя всегда будет держаться на определенном уровне. Сколь бы ни была сильна экосистема, она всегда сбалансирована, устойчива и только поэтому продуктивна.

При некоторых условиях обратная связь, или передача информации, может быть нарушена. Например, на оленей начал охотиться другой хищник и стал мешать в этом отношении волку, или среди оленей возникла инфекционная болезнь. При этом сбалансированность системы нарушается, причем нарушение это может быть обратимым или необратимым.

Говоря языком кибернетики, в каналах обратной связи между популяциями волка и оленя появились помехи. Роль помех могут играть и абиотические факторы среды, например, факторы климатические. Засуха может снизить продуктивность растений и ограничить пищу для оленя, что немедленно скажется на волке. Кроме того, волк, ослабленный недостатком пищи, потеряет устойчивость к инфекционным заболеваниям.

Воздействия помех на популяцию носят статистический характер. Те особи, для которых помехи оказались непреодолимыми, погибнут или не дадут потомства, а более стойкие выживут, передав наследственную информацию своим потомкам. Происходит естественный отбор под влиянием помех. Эти помехи являются положительными, полезными и выступают как фактор эволюции.

Очевидно, чем более сложна экологическая система, тем больше имеется в ней перекрещивающихся трофических цепей и тем выше ее информативность, а значит и стабильность во времени и пространстве.

Однако в системе «олень-волк» могут появиться помехи, носящие стрессовый характер. Если такие помехи находятся в определенных пределах, то станет меньше оленей, но и меньше волков. Стабильность системы в целом не нарушится, но объем трофических уровней в цепи изменится, сохранив, однако, обусловленное законами термодинамики соотношение предшествующих и последующих звеньев этой цепи. При этом новый уровень стабильности системы опять-таки будет обеспечиваться механизмами обратной отрицательной связи.

Давление помех, конечно же, не может быть беспредельным. При определенной степени стрессового фактора, например, при нашествии других хищников или массовой гибели одного из компонентов из-за болезней, информационная обеспеченность экосистемы не сможет за счет отрицательной обратной связи компенсировать отклонения, определяемые положительной обратной связью.

То есть применительно к конкретной экосистеме «олень-волк» для условий стресса существует статистически взвешенное число оленей, при котором экосистема еще сохраняет свое существование. Это число – предел устойчивости гомеостаза экосистемы.

Если интенсивность стресса будет такова, что число оленей станет меньше предела устойчивости гомеостаза экосистемы, то экосистема прекратит свое существование.