Вопрос 17. Что является основой динамического равновесия и устойчивости экосистем. Устойчивость и саморегуляция экосистемы

Любой биогеоценоз представляет собой чрезвычайно сложную динамическую систему, состоящую из многих сотен и даже тысяч видов живых организмов, объединенных трофическими, топическими и другими связями. Длительность существования каждой экосистемы поддерживается прежде всего за счетобщего круговорота веществ, осуществляемого продуцентами, консументами и редуцентами, и постоянного притока солнечной энергии. Именно эти два глобальных явления обеспечивают ей высокую способность противостоять воздействию постоянно меняющихся условий внешней среды.

Устойчивость экосистемы обеспечивается также биологическим разнообразием и сложностью трофических связей организмов, входящих в ее состав.

В богатых видами экосистемах у консументов есть возможность избирать разные виды пищевых объектов и в первую очередь — наиболее массовые. Если потребляемый пищевой объект становится редким, то консумент переключается на питание другим видом, а первый, освобожденный отпресса выедания, постепенно будет восстанавливать свою численность. Благодаря такому переключению поддерживается динамическое равновесие между пищевыми ресурсами и их потребителями и обеспечивается возможность их длительного сосуществования.

Таким образом, процесс саморегуляции экосистемы проявляется в том, что все разнообразие ее населения существует совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенного уровня. Например, в лесу листьями древесных растений питаются несколько сотен видов насекомых, но в оптимальных условиях каждый вид представлен незначительным количеством особей, поэтому их общая деятельность не наносит существенного вреда лесным деревьям. Однако насекомые отличаются большой плодовитостью, и если бы отсутствовали ограничивающие факторы (неблагоприятные погодные условия, уничтожение хищными и паразитическими насекомыми, птицами, болезнетворными микроорганизмами и т. п.), то численность любого вида насекомых возросла бы очень быстро и привела бы к разрушению экосистемы. Следовательно, взаимоотношения типа хищник—жертва, паразит—хозяин взаимно сглаживают всплеск численности и стабилизируют экосистему.

Важным фактором стабилизации экосистемы является генетическое разнообразие особей популяций. Изменение условий внешней среды может вызвать гибель большинства особей популяции, адаптированных к прежним условиям существования. Поэтому чем более генетически разнородной является та или иная популяция экосистемы, тем больший шанс у нее иметь организмы с аллелями, ответственными за появление признаков и свойств, позволяющих выжить и размножаться в новых условиях и восстановить прежнюю численность популяции. Время, необходимое для восстановления популяции, будет зависеть от скорости размножения особей, так как изменение признаков происходит только путем отбора в каждом поколении.

Стабильность экосистемы зависит также от степени колебаний условий внешней среды. В тропиках и субтропиках стабильны и оптимальны для многих видов температурные условия, влажность, освещенность. Поэтому тропические экосистемы с высоким биологическим разнообразием входящих в них организмов отличаются высокой устойчивостью. И, напротив, тундровые экосистемы менее устойчивы. Им свойственны резкие колебания численности популяций разных видов.

Способность экосистемы к саморегуляции и поддержанию динамического равновесия называется гомеостазам. Гомеостаз экосистемы выражается в способности сохранять постоянство видового состава и численности особей, поддерживать относительную стабильность и целостность генетической структуры в меняющихся условиях внешней среды. Нарушение природных цепей питания под воздействием антропогенного фактора, непродуманное вмешательство человека в экосистемы могут привести к неконтролируемому росту или снижению численности особей определенных популяций и к нарушению природных экосистем.

Устойчивость природных систем основывается на следующих основных правилах их функционирования: 1. В природных экосистемах используется « экологическая чистая» и практически неисчерпаемая энергия Солнца. 2. Поступление ресурсов и утилизация отходов в природных экосистемах осуществляется в процессе круговорота веществ. Последовательно продвигаясь по пищевой цепи вещества, являющиеся отходами одного трофического уровня, служат ресурсами для организмов другого трофического уровня. При этом атомы биогенов (элементов, необходимых для жизнедеятельности) не исчезают и не возникают, а также не превращаются один в другой; Благодаря этому они могут использоваться бесконечно долго в самых различных сочетаниях. 3. В естественных экосистемах на каждом трофическом уровне ассимилируется лишь небольшая часть энергии предыдущего трофического уровня. Поэтому в природных экосистемах на концах длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы. 4. Видовое разнообразие природных экосистем должно быть достаточным для эффективного функционирования механизмов саморегуляции и поддержания их гомеостаза (гр. гомео – одинаковый и стазис – состояние). Благодаря процессу саморегуляции все виды, составляющие естественные биоценозы, существуют совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность каждого их них определенными пределами.