Динамическое равновесие в экосистеме

Динамическое равновесие в экосистеме 4. 10
Биосфера отличается большим разнообразием растительных и животных сообществ, взаимодействующих
между собой. Сообщество живых организмов и абиотическая среда влияют друг на друга и в
равной степени необходимы для поддержания жизни.
В рамках экосистемы обеспечиваются процессы консервации и использования собственных ресурсов,
что необходимо для их динамического равновесия и устойчивости.
Экосистемы постоянно осуществляют обмен веществом и энергией с окружающей средой, что обязательно
для каждой биологической системы. Благодаря непрекращающемуся потоку энергии и вещества
экосистемы обновляются, а основные жизненные показатели поддерживаются в пределах средних
значений. Это обеспечивает динамическое равновесие.
Устойчивость и динамическое равновесие экосистемы обусловлены способностью к саморегуляции,
осуществляемой по принципу обратной связи (feedback).
Размеры популяций в экосистеме являются относительно постоянной величиной благодаря способности
восстанавливать свой состав после какого-либо отклонения. Важное значение в этом имеют пищевые
связи между видами. В экосистеме наблюдаются периодические колебания численности видов,
при этом каждый вид играет роль «буфера», ограничивающего размножение другого вида.
Размножение вида, используемого в качестве пищи, определяет размножение вида-консумента. Чем
многочисленнее жертвы, тем более обеспечен едой хищник и тем интенсивней он размножается. Возрастание
количества хищников приводит к снижению численности жертв. Как следствие, размножение
хищника замедляется, а количество хищника и жертвы возвращается к исходному соотношению.
Необходимо отметить, что в природных экосистемах соотношения, поддерживающие динамическое
равновесие, намного сложнее. Чем сложнее биоценоз, тем более стабильным он является и наоборот:
чем проще биоценоз, тем меньшей стабильностью он отличается.
Графическая модель пищевых связей между организмами
Годы
Биомасса
0 2 4 6 8 10
Продуцент
(орешник)
Консумент
(заяц)
Консумент
(куропатка)
Хищник
(рысь)
152 4. Экология и охрана окружающей среды
Это явление объясняется тем, что в сложной экосистеме каждый вид подвержен контролю со стороны
относительного большого числа видов. Таким образом, разнообразие видов обеспечивает стабильность
биоценоза в случае исчезновении того или иного вида.
В естественных условиях один биоценоз постепенно сменяется другим. Это явление получило название
сукцессии и заключается в направленном и непрерывном исчезновении одних популяций и появлении
других в биотопе. Характер сукцессий зависит от природы организмов, их активности, климатических
условий и др.
Со временем природные экосистемы достигают состояния климакса, характеризующегося равновесием
между живыми организмами (растениями и животными) и окружающей средой.
Особенности экосистем в ходе сукцессии и климакса представлены в приведенной ниже таблице.
Способность к саморегуляции и поддержание динамического равновесия в экосистемах совершенствовались
в ходе длительной эволюции. Виды, которые нарушали равновесие, устранялись и заменялись
другими. Поэтому вмешательство человека в природные экосистемы должно быть разумным. В
истории известно много случаев, когда вмешательство человека (использование природных ресурсов,
интродукция новых видов) вызывало серьезные нарушения и ставило под угрозу само существование
экосистемы вследствие отклонения от динамического равновесия.
Истребление койота в Калифорнии привело к массовому размножению грызунов. В Норвегии были
уничтожены хищные птицы, которые питались перепелками. Как следствие, резко возросла численность
перепелок, но затем она стала резко сокращаться из-за вспышек паразитозов. В Китае массовое
истребление воробьев привело к быстрому размножению вредителей сельскохозяйственных растений,
которые причинили гораздо больший урон, чем воробьи.
Сукцессия растительности и животных в хвойном лесу
Полевая мышь
Лось
Белка
Дикобраз
Северный
олень
Клест Выдра
Бобр
Американский
лось
Голые
скалы
мхи пастбище лиственный
лес
хвойный
лес
лиственный пастбище
лес
болото озеро
Участок,
охваченный
пожаром
После
пожара
Славка
4. Экология и охрана окружающей среды 153
Изменения показателей экосистемы в ходе сукцессий и климакса
Характеристика экосистемы Сукцессия Климакс
Энергетическая структура
1) первичная продукция
2) продуктивность
повышенная
повышенная
уменьшенная
сокращенная
Структура сообщества
1) общее органическое вещество
2) разнообразие видов
3) пространственное расслоение и гетерогенность
малое
незначительное
сокращенное
большое (к-во)
высокое
увеличенное
Жизненные циклы
1) специализация экологических ниш
2) жизненные циклы
высокая
короткие, простые
низкая
длинные, сложные
Биогеохимические циклы
1) обмен веществ между организмами и окружающей средой
2) роль растительности и животных остатков в восстановлении
питательных веществ
быстрый
незначительная
медленный
значительная
Гомеостаз
1) внутренний симбиоз
2) устойчивость к внешним воздействиям
3) энтропия
4) информация
не развит
низкая
повышенная
сокращенная
развит
высокая
пониженная
повышенная
Введение в уже сложившиеся биоценозы новых видов имеет, как правило, отрицательный эффект.
Примером может служить интродукция в фауну Австралии европейского зайца. Начальная популяция
(из 24 особей), завезенная в 1859 году, размножилась очень быстро и стала опасным конкурентом для
овец, уничтожая
пастбища. Приложенные усилия (введение в биоценозы лис из Европы,
поражающих
зайцев вирусов и др.) позволило восстановить, в определенной
мере, равновесие в экосистеме.
Следовательно, вмешательство человека в природные экосистемы требует большой
осторожности и
тщательного анализа всех возможных последствий.