Обратная связь в экосистемах

Установлено, что все компоненты экосистем обмениваются между собой информацией: химической, энергетической, генетической, этологической. Этот обмен происходит по специфическим каналам передачи информации.

Сбалансированность, устойчивость биотического круговорота обес-печивается механизмами обратной связи. Сущность действия механизма обратной связи заключается в том, что после действия входного сигнала изменяется контролируемый показатель на выходе системы. Это изменение передается в механизм управления так, чтобы усилить (повторить) входной сигнал (воздействие) или, наоборот, уменьшить его (или дать параллельный сигнал противоположного воздействия). Если увеличение выходного показателя приводит к такой подаче управляющего сигнала, которая приводит к дальнейшему увеличению показателя, то говорят о положительной обратнойсвязи (ПОС), в противном случае - об отрицательной обратной связи(ООС). Схематично система управления (СУ) с помощью обратной связи изображена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Система управления с обратной связью

Очевидно, что положительная обратная связь стремится вывести систему из состояния равновесия.

Действие механизмов обратной связи в природных системах можно иллюстрировать следующими примерами.

Пример 1. Объект управления – популяция гусениц. Управляющая обратная связь – птицы.

Увеличение численности гусениц означает увеличение объема корма для птиц. Это приводит к увеличению популяции птиц. Увеличенная популяция птиц поедает расплодившихся гусениц, снижая их количество. Действует механизм ООС.

Пример 2. Объект управления – популяция зайцев. Управляющая обратная связь – лисы.

Увеличение численности зайцев (например, из-за улучшения внешних условий) увеличивает численность лис, а уменьшение – из-за ухудшения внешних условий, например, в связи с интенсивным распространением гербицидов в ареале обитания экосистемы “зайцы – лисы” – приведет к снижению потенциального объема корма для лис и, как следствие, к снижению численности их популяции. Налицо действие механизмов ОС.

Для природных систем характерно действие механизмов отрицательной обратной связи. Такие механизмы обеспечивают устойчивость природных экосистем.

Можно заметить, что в природных системах действуют также механизмы естественного отбора, которые способствуют улучшению качества популяций. Например, лисы поедают, как правило, наиболее слабых, больных представителей популяции зайцев. Таким образом, в естественных природных системах механизмы обратной связи не только поддерживают равновесие экосистем, но и повышают их качество.