Поведение экосистем

Экосистема может находиться на разной стадии развития:

– гомеостаз;

– сукцессия;

– сезонные изменения;

– катастрофа.

Гомеостазом называют способность биологических систем противостоять изменениям окружающей среды и сохранять постоянство структуры и свойств. Гомеостаз проявляется в устойчивых формах взаимодействия видов, сбалансированности круговорота веществ и разнообразии видов.

В гомеостазе выделяют выносливость (толерантность) – способность переносить изменения среды без нарушения основных свойств и упругость (резистентность) – способность возвращаться в нормальное состояние после неблагоприятного воздействия.

Важными свойством экосистемы с точки зрения природопользования является ее упругость. Если нарушена, пусть существенно, только часть экосистемы, она может восстановиться. Примеры исчезновения экосистем многочисленны, но есть примеры их восстановления. Во время аварии на Чернобыльской атомной электростанции жизнь на некоторых участках почв была полностью уничтожена радиацией, но не везде. Через два года после аварии экосистемы почв начали восстанавливаться.

Сукцессией называют последовательную смену экосистем, ведущую к наиболее устойчивой форме. Перестройка подчиняется принципу плотной упаковки Р. Макартура.

Виды в экосистеме используют возможности среды с минимальной конкуренцией между собой и с максимальной биологической продуктивностью, заполняя пространство с максимальной полнотой.

Направление сукцессии определяют виды лучше приспособленные к новым условиям. Они начинают вытеснять доминантов. Остатки древних экосистем прокариот вытеснены в ниши с экстремальными условиями обитания. Причиной являлось постепенное увеличение содержания кислорода в биосфере. Появились аэробные формы жизни, использующие кислород при дыхании. Прокариоты сохранились и продолжают доминировать по образному выражению Г. А. Заварзина: «там, где трава не растет и скот не пьет».

Сезонные изменения экосистем. Они ярко выражены в изменении поведения и численности видов. Так, растения и многие животные находятся в фазе покоя зимой и активной фазе жизни летом.

Катастрофа. Это такая трансформация экосистемы, после которой она не может самостоятельно возродиться. Причиной могут быть изменения условий окружающей среды или интродукция новых видов. Так, неразумное использование орошения, часто приводит к засолению почв, которые становятся непригодными для земледелия. Многочисленны примеры катастроф экосистем, которые вызваны интродукцией новых видов.

Можно сформулировать два общих правила, которых нужно придерживаться в природопользовании.

1. Уничтоженную экосистему нельзя возродить, как и любой уничтоженный биологический вид. Но если нарушена, пусть даже существенно, только ее часть, сообщество может восстановиться.

2. Если в экосистеме нарушены взаимосвязи (исключено одно из ее звеньев или появился новый вид), то происходит перестройка экосистемы.

Эволюция биосферы шла в направлении увеличения разнообразия и усложнения форм жизни. При этом соблюдалось одно важное условие – консервативное потребление, т.е. используется лишь то, что необходимо, не больше и не меньше. Высокая конкурентная способность не всегда связана с экономным использованием ресурсов. Возможен и другой вариант – более агрессивные и расточительные виды вытесняют своих антиподов. Палеоданные указывают, что подобные формы эволюции не реализовывались. Дело в том, что средняя продолжительностью существования вида составляет около 10⁶ лет. Отношение запаса углекислого газа в атмосфере к годовой продукции биоты составляет порядка 10 лет. Следовательно, эволюция биоты происходит при резкой ограниченности ресурсов. Появление агрессивного вида, нарушающего баланс синтеза и разложения, оказывается невозможным. Быстрое исчезновение ресурсов ведет к вытеснению подобного сообщества.