3.4 Факторы природного равновесия

Таким образом, приведенные примеры указывают на двойственность природно-антропогенного процесса сложения естественного равновесия. С одной стороны, его сдвиг необходим в рассматриваемой простейшей экосистеме, агроценозе и т.п. для достижения хозяйственных целей, а с другой - нельзя забывать о гомеостазе в экологической надсистеме, даже во всей иерархии природных систем до экосферы Земли в целом. Исходя из этого, выделим четыре основных фактора природного равновесия:

• Сохранение некоторого гарантированного минимума элементов (видов, простейших абиотических образований) в экосистеме.

• Оптимальное соотношение экологических компонентов.

• Недопустимость потери разнообразия биогеоценозов как элементов (подсистем) в крупных системах природы.

• Опасность нарушения баланса между интенсивно и экстенсивно эксплуатируемыми участками, а тем более между резко преобразованной и естественной средой.

Рассмотрим их общий смысл. Все природные системы имеют значительное число элементов или огромное потенциальное их разнообразие. Генетики обычно приводят расчет, из которого следует, что рекомбинирование генов дает не менее 10⁵⁰ единиц разнообразия, а это значит, что никакая популяция живого не может содержать одинаковых особей, кроме практически идентичных однояйцевых близнецов. В экосистемы входит значительное количество видов, состоящих из таких разнообразных особей. Сами экосистемы при типологическом сходстве «особей» - отдельных участков - не менее разнообразны, чем представители популяций. Огромная разнокачественность живого необходима для сохранения надежности природных систем в условиях меняющейся окружающей среды и тем более в случаях значительных ее аномалий. Тут можно провести аналогию между техническими и экологическими системами. Для повышения надежности технических систем их элементы повторяют. Например, в космических аппаратах дублируются системы жизнеобеспечения. На одном из первых кораблей «Аполлон», не имевшем дублирующей системы жизнеобеспечения, произошла поломка. Если бы космонавты не смогли перейти в лунный модуль, они погибли бы. Только наличие еще не отделенной от корабля второй системы жизнеобеспечения спасло им жизнь. Нечто подобное имеется и в экологических системах. Место одного вида занимает другой, близкий по экологическим характеристикам. При недостатке материала для дублирования, обеднении системы видами, ее надежность падает, прежде существовавший тип естественного равновесия сохраниться не может. В этом заключается смысл требования охраны минимума составляющих систему видов.

Итак, чем более сохранена природная среда и ее разнообразие, тем устойчивее система природы. Для того, чтобы сохранялось разнообразие, необходимо охранять виды живого и элементы косной природы. В ряде случаев это достигается рационализацией хозяйства, но немалое значение имеет и выделение охраняемых природных территорий, отгораживающих природные элементы от косвенного влияния хозяйства.

Экологическая система - интегральная совокупность средообразующих компонентов, соотношение которых строго фиксировано в пределах вековых, годовых, сезонных и суточных естественных колебаний.

Одним из ведущих, если не определяющим, компонентом экосистем служит энергия, приходящая от Солнца и аккумулируемая планетой, в том числе ее экосистемами. Газовая среда, будь то атмосфера или газы, растворенные в воде, также одна из основных средообразующих составляющих. Вода - жизненная среда гидробионтов и одновременно неотъемлемая часть условий жизни на суше. Сочетания этих трех компонентов - энергии, газов и воды - в различных количественных отношениях дают климатопы воздушной и водной сред, хотя эти образования находятся также под влиянием геоморфологических факторов и биотических компонентов. Почва, точнее субстратная составляющая, играет повсеместно существенную роль.

Энергетическая составляющая, газы, водный компонент и субстрат в интегральной сумме дают косную часть экосистемы - экотоп, подвергающийся изменению и влиянию со стороны живых компонентов. В идеальном случае, без сильных нарушений со стороны человека, экотопу соответствует биоценоз или ряд биоценозов, находящихся на различных фазах сукцессионного развития и образованный совокупностью продуцентов, редуцентов и консументов.

Перечисленные семь средообразующих компонентов находятся в определенном сбалансированном между собой соотношении, дают как результат своего взаимодействия системно-экологическое равновесие. Соотношение средообразующих компонентов внутри биогеоценоза должно быть в пределах некоторого оптимума. В противном случае естественное равновесие нарушается.

Итак, мы рассмотрели функциональные методы поддержания естественного равновесия: путем дублирования, т.е. сохранения множественности элементов в системе; и путем оптимизации сочетания средообразующих компонентов экосистемы.

Однако урбанизация и преобразование экосистем в агросистемы - примеры невозможности сохранения необходимого минимума составляющих систему элементов и баланса средообразующих компонентов в ней. В агросистемах господствует монокультура в условиях крайне сукцессионно омоложенного природного фона. Они вместе с урбокомплексами бедны видами живого и имеют нарушенный баланс средообразующих компонентов. Функциональный способ поддержания многообразия элементов и естественного равновесия в интенсивно освоенных районах невозможен, многие показатели среды тут нивелированы, динамические качества ухудшены, надежность систем понижена.

Здесь центр тяжести сохранения элементарного многообразия и компонентного баланса переносится на территориальные методы их поддержания. На уровне ландшафта как системного образования, или биома в этом же понимании, простейшие экосистемы - биогеоценозы - выступают как первичные элементы, или индивидуумы. Их число для сохранения надежности работы крупных экосистем также должно быть в гарантированном минимуме, как и число первичных элементов в простейшей системе типа биогеоценоза. Эти элементарные экосистемы индивидуальны и по отражающей способности их поверхностей (альбедо), и по гидрологическому режиму, и по атмосферообразовательной способности и т.д. Они действительно оказываются разнородным материалом для дублирования и одновременно поддержания компонентного баланса.

Однако, в данном случае положение несколько сложнее, чем в биогеоценозе. В экологических надсистемах (по отношению к простейшим экосистемам) должно соблюдаться и правило сохранения гарантированного минимума элементов видового ранга, и правило сохранения того же минимума разнообразия входящих подсистем - биогеоценозов и их сочетаний, и правило оптимального соотношения экологических средообразующих компонентов. Естественное равновесие поддерживается на основе целостности всей иерархии составляющих - экосистем различного уровня и сложности, причем в условиях неминуемого нарушения части подсистем хозяйственной деятельностью человека. В этом случае и вступает в силу территориально-системный принцип поддержания естественного равновесия. Экологические подсистемы крупных природных образований должны быть достаточно разнообразны, и их нельзя все превращать в агроценозы и урбокомплексы. Часть подсистем должна быть сохранена в относительно нетронутом состоянии, с тем, чтобы поддерживать иерархическое элементное разнообразие и компонентную оптимальность. Отсюда и возникает системно-экологическое понимание оптимального соотношения интенсивно эксплуатируемых (или преобразованных) участков с естественной средой:

Система обладает внутренней энергией, веществом, информацией и динамическими качествами, связанными между собой настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает в других показателях, или в том же, но в ином географическом месте, или в другое время сопутствующие адекватные по силе перемены, сохраняющие общие суммарные вещественно-энергетические, информационные и динамические показатели системы или ее подсистемы. Иными словами:

Любое преобразование экосистем должно быть скомпенсировано процессами с обратным математическим знаком.

Эта формулировка представляет собой перефразирование закона сохранения вещества и энергии для экосистем. Исходя из нее, задача территориального метода поддержания природного баланса заключается в том, чтобы в условиях интенсивной эксплуатации части территории создать экологический буфер в виде экстенсивно эксплуатируемых участков, частично охраняемых и абсолютно заповедных территорий, где бы сохранялся видовой (элементный) состав, необходимый для поддержания надежности работы экологических систем и динамического оптимума средообразующих компонентов во всей иерархии природных комплексов до биосферы включительно.

Вывод: подводя итоги вышесказанному, напомню, что экологическое равновесие образуется в результате трех взаимосвязанных балансовых процессов:

• глобального соотношения в системе «природа - человек»;

• регионального баланса между хозяйством и местными экосистемами;

• сохранения системно-экологической надежности природных образований.

Отнюдь не каждый тип баланса желателен для текущей фазы развития общества. Поэтому речь шла о целесообразном экологическом равновесии, которое, как правило, бывает природно-антропогенным и резко отличается от чисто природного «идеального» баланса - состояния даже теоретически недостижимого в условиях существования человечества. Поддержание естественного равновесия достигается двумя основными путями: функциональным и территориальным. Первому пути соответствует комплекс мероприятий, обычно называемый рационализацией природопользования. Это соответствующая агротехника, регуляция промышленных и иных хозяйственных нагрузок на территорию. Второй путь - собственно природоохранный, вернее, системно-балансный метод полной и частичной консервации части территориальных комплексов, пассивной охраны отдельных экологических компонентов и множественности элементов. Только соединение функционального и территориального методов создает предпосылки для сбалансированного природопользования в условиях естественного равновесия, идущего на пользу хозяйству, здоровью и прогрессу человечества. Отсюда, роль системы природных охраняемых территорий заключается в том, что они оказываются тем механизмом, который позволяет поддерживать системно-экологическое равновесие.