Саморегуляция и устойчивость экосистем
Благодаря невероятному разнообразию жизни на Земле в природе практически нет абсолютно сходных особей, популяций, видов и экосистем. Природные сообщества могут включать сотни и тысячи видов: от микроскопических бактерий до огромных деревьев и многотонных животных. Казалось бы, усложнение экосистемы, в частности ее видового состава, должно было негативно отражаться на устойчивости сообщества. Тем не менее, практические наблюдения полностью опровергают это предположение.
Ознакомимся с рядом правил и принципов, которые помогут более глубокому пониманию причин устойчивости природных систем различной сложности.
Правило внутренней непротиворечивости: в естественных экосистемах деятельность входящих в них видов направлена на поддержание этих экосистем как среды собственного обитания.
Согласно этому правилу, виды в естественной природе не могут разрушать среду своего обитания, так как это вело бы их к самоуничтожению. Напротив, деятельность растений и животных направлена на создание (поддержание) среды, пригодной не только для их жизни, но и потомства.
Закон экологической корреляции: в экосистеме, как и в любом другом целостном природно-системном образовании, особенно в биотическом сообществе, все входящие в него виды живого и абиотические компоненты функционально соответствуют друг другу.
Выпадение одной части системы (например, уничтожение какого-либо вида) неминуемо ведет к исключению всех тесно связанных с этой частью системы других ее частей. Понимание закона экологической корреляции особенно важно в аспекте сохранения видов живого: они никогда не исчезают изолированно, т.е. в одиночку, но всегда взаимосвязанной группой.
Взаимная дополнительность частей биоценоза.Уже отмечалось, что в сообществах (биоценозах) уживаются только те виды, которые дополняют друг друга в использовании ресурсов среды обитания, т.е. делят между собой экологические ниши. Так, дополняя друг друга, растения способствуют более полному использованию энергии Солнца. Добавим, что взаимная дополнительность весьма характерна и для многих микроорганизмов-редуцентов: одни из них «специализируются» на разрушении клетчатки мертвых растений, другие — белков, третьи — сахаров и т.д.
Таким образом, можно сделать вывод, что взаимная дополнительность видов, одни из которых созидают, а другие разрушают органическое вещество, — основа биологических круговоротов.
Взаимозаменяемость видов.Хотя полностью похожих друг на друга видов не существует, многие из них, имеющие сходные экологические требования и функции, способны перекрываться. Как следствие, в случае частичного перекрывания экологических ниш многих видов выпадение или снижение активности одного из них не опасно для экосистемы в целом, так как его функцию готовы взять на себя оставшиеся. Таким образом, происходит так называемое «конкурентное высвобождение» и разные звенья круговорота веществ продолжают действовать.
Регуляторные свойства.Ранее отмечалось, что одним из основных условий существования сложных систем служит их способность к саморегуляции, которая возникает на основе обратных связей. Принцип отрицательной обратной связи состоит в том, что отклонение системы от нормального состояния приводит в действие такие присущие ей механизмы, которые «пытаются» возвратить ее в норму. Так, возрастание численности жертв приводит к увеличению численности хищников и паразитов. Рост плотности популяции выше определенного уровня в свою очередь так изменяет связи внутри вида, что снижается его воспроизводительная способность или усиливается рассредоточение особей в пространстве. Подчеркнем, что саморегуляция происходит тем успешнее, чем выше разнообразие видов в биоценозах и чем сложнее структура популяций.
Надежность обеспечения функций.Главные функции биоценоза в экосистеме, такие как создание органического вещества, его последующее разрушение и регуляция численности видов, обеспечиваются множеством видов организмов, которые в своей деятельности «подстраховывают» друг друга. Например, разложение целлюлозы — компонента растительных тканей — могут осуществлять самые различные организмы: специализированные бактерии, различные виды грибов, личинки насекомых, дождевые черви и т.д.
Вышеизложенное позволяет сделать очень важный вывод: главное условие устойчивости всей жизни на Земле состоит в наличии биологического разнообразия.
Заключение
В заключение отметим, что согласно экологической парадигме(господствующему способу научного мышления), сформулированной в 1977 г. В.Д. Федоровым, именно экосистема есть главный объект современной экологии. На уровне экосистемы живое объединяется с неживым, но все следует рассматривать как образование живого, так как неживые компоненты входят во все уровни организации живого вещества планеты Земля.
Современное состояние биосферы нашей планеты можно оценить как острый экологический кризис. Расширяющееся в геометрической прогрессии воздействие цивилизации на биосферу приближает экологическую катастрофу. В результате окружающая среда изменится таким образом, что человечество как биологический вид просто не сможет в ней существовать. Деградация биосферы будет продолжаться до тех пор, пока не исчезнет основная причина деградации — цивилизация, не сумевшая нормализовать свое воздействие на окружающую среду.
Научно-технический прогресс сам по себе не способен предотвратить биосферную катастрофу. Технические системы не могут заменить биологический компонент нашей планеты в осуществлении регулирования окружающей среды, поэтому главной задачей, стоящей перед человечеством, является прекращение уничтожения биосферы и предоставление ей возможностей для восстановления своего регулирующего потенциала.
Для этого необходимо глубокое изучение структуры различных типов экосистем, механизмов гомеостазирования их функций, динамики экосистем в различных и, прежде всего, антропогенных условиях, разработка методов широкомасштабного мониторинга и контроля состояния как отдельных экосистем, так и биосферы в целом и в конечном итоге — условий жизнедеятельности человека. Анализ полученных данных и выявленных закономерностей позволит разработать стратегию оптимизации природопользования и перейти к направленному конструированию экосистем с заданными свойствами в антропогенных ландшафтах.
Отсюда главным условием выживания и будущего развития человечества является формирование экологического мышления. При этом несомненно, что в первую очередь должна произойти экологизация мышления государственных и общественных деятелей, специалистов разных профилей, что будет сопровождаться проникновением экологических идей во все стороны общественной жизни и государственного строительства, обязательным участием экологов в разработке и принятии программ социально-экономического и общественного развития. В то же время очевидно, что успешное решение сложных проблем обусловлено поведением массового экологического воспитания и образования. Экологическое мышление должно эффективно и целенаправленно формироваться уже в семье, в дошкольных учреждениях и на школьной скамье и стать элементом морально-нравственных норм поведения человека, независимо от его профессии и сферы личных интересов. Экологическое воспитание и образование — важнейшая социальная проблема, без решения которой невозможно развитие гармонических взаимоотношений общества и природы и, без всякого преувеличения, само существование человечества.
Литература
Горелов А.А. Экология: Учебное пособие. — М.: Центр, 1998.
Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Гл. ред. МСЭ, 1989.
Коробкин В. И., Передельский Л.В. Экология. изд. 6-е, доп. и переработ. — Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2000. — 576 с.
Кормилицын В.И., Цицкишвили М.С., Яламов Ю.И. Основы экологии: Учебное пособие. — М.: МПУ, 1997.
Куражковский Ю.Н. Основы всеобщей экологии. — Ростов н/Д: изд-во РГУ, 1992. — 144 с.
Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир./Пер. с англ. Т. 1—2. — М.: Мир, 1993.
Никаноров A.M., Хоружая Т.А. Экология. — М.: изд-во ПРИОР, 1999.
Новиков Ю.В. Экология: окружающая среда и человек: Учебное пособие. — М.: Агентство «ФАИР», 1998.
Одум Ю. Экология / Пер. с англ. Т. 1—2. — М.: Мир, 1986.
Радкевич В.А. Экология: Учебник. — Минск: Высшая школа, 1997.
Реймерс Н.Ф. Природопользование. — М.: Мысль, 1990.
Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы). — М.: «Россия молодая», 1994.