Законы функционирования экосистем
Открытие, знание и применение законов позволяет с большей долей разумности использовать природный потенциал, сохраняя при этом среду обитания в устойчивом пригодном для существования большинства видов планеты Земля состоянии.
Закон минимума или закон Ю.Либиха. Выносливость организма, определяемая самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. В соответствии с этим законом жизненные возможности организма лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму. При дальнейшем их снижении происходит гибель организма или деструкция экосистемы.
Закон необратимости взаимодействия человек-биосфера. Возобновляемые природные ресурсы делаются невозобновляемыми в случаях глубокого изменения среды, значительной переэксплуатации, доходящей до поголовного уничтожения видов или крайнего истощения природных ресурсов, а потому превышающей возможности их восстановления.
Закон обратимости биосферы действует только в определенных рамках. Если внешнее воздействие превышает буферные возможности биосферы, то в силу вступает закон необратимости взаимодействия «человек-биосфера». Например, животные ресурсы являются возобновляемыми, однако известны примеры, когда в результате перепромысла некоторые их виды исчезли с лица Земли.
Закон обратимости биосферы. Биосфера стремиться к восстановлению экологического равновесия, тем сильнее, чем больше давление на нее. это стремление продолжается до достижения экосистемами климаксовых фаз развития (Климакс – относительно стабильное состояние биоценоза, экосистемы).
Для сохранения структуры биосферы живое стремится к достижению экологического равновесия. При выводе системы из состояния равновесия (наиболее устойчивого, согласно принципу Ле Шателье-Брауна), она будет стремиться вернуться к нему. Фактически это принцип Ле Шателье-Брауна, конкретизированный для экосистем.
Закон внутреннего динамического равновесия. Вещество, энергия, информация, динамические качества отдельных природных систем и их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены, сохраняющие общую сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем, где эти изменения происходят, или в их иерархии.
Действие данного закона четко связано с однонаправленностью потока энергии. Именно ограниченность этого потока и специфические свойства формируют всю массу связей в экосистеме в их разнообразии. Именно поэтому и соблюдается экологический аналог законов сохранения массы и энергии. Справедливость закона внутреннего динамического равновесия доказывается всей практикой ведения хозяйства и особенно характером региональных экологических катастроф типа приаральской, азовской, волжско-каспийской и других. Этот закон — одна из основных путеводных нитей в управлении природопользованием.
Из закона внутреннего динамического равновесия вытекает ряд следствий, важных с практической точки зрения:
- любое изменение среды (вещества, энергии, информации, динамических качеств экосистем) неизбежно приводит к развитию природных цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых природных систем, образование которых при значительных изменениях среды может принять необратимый характер;
- взаимодействие вещественно-энергетических экологических компонентов (энергия, газы, жидкости, субстраты, организмы-продуценты, консументы и редуценты), информации и динамических качеств природных систем количественно нелинейно, то есть слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызвать сильные отклонения в других (и во всей системе в целом). Например, малое отклонение в составе газов атмосферы, ее загрязнение окислами серы и азота, вызывает огромные изменения в экосистемах суши и водной среды. Именно оно привело к возникновению кислотных осадков, а с ними пришла деградация и гибель лесов в Европе и Северной Америке, гибель рыбы в озерах Скандинавии и другим негативным последствиям;
- происходящие в крупных экосистемах изменения относительно необратимы. Проходя по иерархии снизу вверх, от места воздействия до биосферы в целом, они меняют направление глобальных процессов и тем самым переводят их на новый эволюционный уровень;
- любое местное преобразование природы вызывает ответные реакции в глобальной биосфере и ее крупнейших подразделениях, приводящих к относительной устойчивости эколого-экономического потенциала, увеличение которого возможно лишь путем значительного возрастания энергетических вложений.
- Пока изменения среды слабы и затрачивают относительно небольшую площадь, они «гаснут» в цепи иерархии экосистем. Но как только перемены достигают существенных значений для крупных экосистем, (например, происходят в масштабах больших речных бассейнов) они приводят к существенным сдвигам в этих природных образованиях, и согласно 2-му следствию из обсуждаемого закона — во всей биосфере. Изменения в природе, будучи относительно необратимыми (3-е вышеприведенное следствии), в конечном итоге оказываются и трудно нейтрализуемыми с социально-экономической точки зрения. Их выправление требует слишком больших материальных средств и физических усилий. Иногда даже возникает парадоксальная ситуация: «чем больше пустынь мы превратим в сады, тем больше цветущих садов мы превратим в пустыни». При этом в силу нелинейности процессов (следствие 2) скорость опустынивания значительно превышает темпы создания «цветущих садов».
- единица возобновляемого ресурса может быть получена лишь в некоторый отрезок времени, определяемый скоростью функционирования системы. В течение этого отрезка нельзя переходить некоторые рубежи ограничений при его использовании;
- перешагнуть через фазу последовательного развития природной системы с участием живого вещества, как правило, невозможно;
- проведение хозяйственных мероприятий рационально лишь в рамках некоторых оптимальных размеров, выход за которые в меньшую и большую стороны снижает их хозяйственную эффективность;
- преобразование природы (если оно не восстановительное) дает локальный или региональный выигрыш за счет ухудшения каких-либо показателей в пограничных (маргинальных) территориях или в биосфере в целом;
- хозяйственное воздействие затрагивает не только ту систему, на которую оно направлено, но и на подчиненные системы, которые, согласно принципу
- вторичное, постепенно сложившееся экологическое равновесие, как правило, устойчивее, чем первичное, но «потенциальный запас преобразований» (т.е. будущих их возможностей) при этом сокращается;
- несоответствие «целей» естественно-системной регуляции в природе и целей хозяйства может приводить к деструкции природного образования (природная составляющая разрушается). А
Источник
3.9 Экосистемные законы
Провести четкую грань между биоценозом, всегда занимающим какой-то определенный биотоп, и экосистемой, представляющей единство биоценоза и биотопа, довольно трудно. Распределение экологических обобщений, касающихся этих двух классов образований, по «ячейкам» параграфов весьма условно. Вновь начать приходится с определения понятий, их объема и смысла. Помимо известных концепций экосистемы А. Тенсли (1935) и биогеоценоза В. И. Сукачева (1940) была выдвинута точка зрения или, скорее, сформулировано правило Ф. Эванса (1956), предложившего использовать термин «экосистема» абсолютно «безразмерно» для обозначения любой надорганизменной живой системы, взаимодействующей с окружением. С точки зрения общей теории систем такой подход вполне логичен, однако семантически многие авторы термину «экосистема» придали значение именно биогеоценоза, т. е. элементарной экосистемы, и одновременно более высоких по иерархии надбиогеоценоти-ческих образований вплоть до экосистемы биосферы. Подразделения по иерархии более низкие для группового наименования не получили общепринятого обобщающего термина. Видимо, их можно называть биосистемами, что, вероятно, лучше, чем обозначать их термином организм (надорганизм), фактически рекомендованным в «Биологическом энциклопедическом словаре» (см. главу 1). Однако такое обозначение использовать непросто — в главе 2 (табл. 2.1) биосистемами названы образования от организма до популяции, экобиосистемами — от особи до экологической пирамиды внутри существенной части биоценоза — его парцеллы, а образования биоценотического ряда вообще пока не поддаются обобщению в виде одного понятия, если не принять термин биоценосистемы. Очевидно, предыдущий раздел 3.8 был в основном посвящен закономерностям именно в таких биоценосистемах, тогда как раздел 3.7 оказался «сборным», поскольку там шла речь о географических, т. е. пространственных закономерностях в рамках различных систем природы. Логичнее было бы рассматривать закономерности в пределах одного уровня иерархии систем, как это сделано в разделах 3.4, 3.5 и 3.6, а отчасти и 3.8, но это не всегда удается в силу логической связи обсуждаемых обобщений и функциональной общности самих экологических образований. Выделить законы функционирования только для уровня элементарной экосистемы — биогеоценоза — едва ли возможно. Поэтому граница между разделом 3.9 и следующим, посвященным закономерностям, характерным для биосферы, условна и проходит главным образом по такой характеристике биосферы как глобальность и большая условная замкнутость (при термодинамической открытости). Другие же экосистемы Земли вещественно почти не замкнуты, что налагает на действующие в них закономерности ряд ограничений.
3.9.1. Структура и функционирование экосистем
- Принцип экологической комплементарности (дополнительности)
- Принцип экологической конгруэнтности (соответствия)
- Принцип (закон) формирования экосистемы, или связи биотоп — биоценоз
- Закон однонаправленности потока энергии
- Закон внутреннего динамического равновесия
- Закон экологической корреляции
- Правило оптимальной компонентной дополнительности
- Принцип экологической (рабочей) надежности
- Принципы видового обеднения
Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:
Источник