Укажите чем определяется устойчивость природных экосистем

Устойчивость экосистем: иллюзия или реальность

Основные понятия и теории

Экосистема – это совокупность живых организмов, среды их обитания и связей между ними, посредством которой происходит обмен веществами и энергией. То есть она состоит из частей и связей между ними. Именно от них и зависит устойчивость экосистем.

Если максимально упростить, то ее можно описать так: это перемещение химических элементов от одного живого организма в другой при помощи энергии. Элементов этих не так много. Основными являются углерод, кислород, азот и кальций. Перемещаются они в виде различных органических и неорганических веществ и соединений. Преобразование их из одних форм в другие также происходит при помощи энергии.

В научном мире до сих пор нет единого мнения, какие главные для экосистем причины устойчивости. Преобладает мнение, что чем система сложнее, тем она устойчивее. Речь идет о разнообразии видов флоры и фауны, ее составляющих. Чем больше видов, тем сложнее пищевая цепь и есть возможность, в случае необходимости, замещения одного вида другим. На практике, такая теория, не получила однозначного подтверждения. «Простые» иногда бывают гораздо устойчивее «сложных». В качестве примера всегда приводят Большой Барьерный риф в Австралии. Его видовое разнообразие поражает также, как и его хрупкость. Даже незначительное изменение температурного режима, приведет к его гибели.

Определяется устойчивость экосистемы, как способность сохранять текущее состояние, несмотря на воздействие и влияние внешних факторов. У биологических она называется гомеостаз, который является обязательным условием существования как отдельной клетки и организма, так и всей биосистемы, независимо от ее величины.

Внешний фактор

Внешнее влияние и воздействие – это единственный необходимый и никем не оспариваемый фактор, заставляющий реагировать, вырабатывать определенные способности и вырабатывать устойчивость экосистем.

Внешнее воздействие, каким бы оно ни было, абиотическим – солнечное излучение, температура, давление и так далее, или биотическим, в том числе антропогенным, действует на все живые организмы, от примитивных до высокоразвитых. Кроме того, оно может оказывать влияние на связи между живыми организмами. В любом случае влиянию подвергается вся система через воздействие на ее части. Она реагирует не сразу. Внутри нее происходят изменения. Например: сокращается поголовье, вплоть до полного исчезновения вида на определенной территории или, наоборот, количественный рост. То есть воздействия, применительно к отдельному живому организму или виду, может иметь негативный и позитивный характер. На что организм реагирует – возникает обратная связь. Приспосабливаемость, адаптация, противодействие отдельной части и связи, приводит к тому, что система получает способность сохранять структуру и функции, становится резистентной. Если под воздействием внешних факторов, она утратила часть структуры или функцию, она может ее восстановить. Такую способность принято называть упругостью. Эти качества дают системе возможность вернуться в прежнее или близкое к нему устойчивое состояние. Они и есть у экосистем основа устойчивости.

«Залатывая» одни дыры, система получает новые. Начинает бороться с ними. И так постоянно. Такое состояние называется динамическим равновесием.

Человеческий фактор

К внешним факторам влияния можно отнести и антропогенный. Хотя, человек вроде бы как находится внутри системы, а не за ее пределами.

Экосистемы, по степени участия в их создании человека, могут быть природные и искусственные. Во втором виде степень влияния человека на ее существование и изменения определяющая. Такой же она может быть и на естественные или природные. Человек может оказывать на них такое влияние, что от «устойчивости» не останется следа. Примеры вокруг нас. И нигде, к сожалению, человек не устранил последствия своего воздействия, не восстановил экосистему.

Уровень вмешательства человека в природу уже достиг той отметки, что в опасности не отдельные экосистемы, а биосфера в целом.

Видео — Устойчивость и динамика экосистем

Источник

Устойчивость экосистемы.

Однако, в течение определенного и достаточно длительного времени экосистема устойчива и у этой устойчивости есть определенные критерии.

Критерий №1

Поток энергии и круговорот веществ.

Дальше по известной схеме трофических сетей органические вещества переходят с одного уровня на другой и поступают к редуцентам.

Критерий №2

Критерий №3

И все же экосистемы вечными не бывают.

Давайте рассмотрим примеры смен экосистем (кстати, в ЕГЭ эти вопросы встречаются в части С).

Абиотические разрушающие факторы: свет, выветривание, влажность;
Биотические разрушающие факторы: бактерии, лишайники, водоросли, грибы;

Создаются органические вещества, которые способствуют образованию почвы.

Затем появятся травянистые формы, потом кустарники и затем уже деревья.

Сукцессия водоема

Источник

Саморегуляция и устойчивость экосистем

Любой биоценоз имеет способность к саморегуляции. В чем выражается это базовое свойство экосистем? Численность особей в популяциях контролируется как «сверху», так и «снизу». «Снизу» популяция контролируется наличием и доступностью жизненных ресурсов, а «сверху» на нее оказывают давление организмы, принадлежащие к следующему трофическому уровню. Таким образом, размер популяции подвержен колебаниям, но в нормальных ситуациях они не катастрофичны, а закономерны и привязаны либо к сезонным изменениям абиотических факторов (освещенность, длина дня, температура и пр.), либо к факторам биотическим. Разнообразные формы отношений между разновидовыми популяциями делают из экосистемы целостную биологическую общность.

Долговременное существование экосистем — то есть их устойчивость — обеспечивают взаимодействия между продуцентами, консументами и редуцентами, происходящие благодаря круговороту веществ и поступлению в систему солнечной энергии.

Устойчивость экосистемы обусловлена нескольким причинами.

Биологическим разнообразием — при достаточно большом видовом разнообразии животные-консументы вольны выбирать любые виды пищевых ресурсов, наиболее рассчитывая на массовые и потому доступные. Биологическое разнообразие позволяет целесообразно использовать ресурсы среды. Если птицы в лесу столь активно охотились на определенный вид многоножек, что почти уничтожили их, можно переключиться на других насекомых и червей, давая возможность многоножкам восстановить популяцию.

1. Высокой численностью особей каждого вида в популяции и поддержанием ее на том уровне, который позволяет всем особям находить пропитание и место проживания.

2. Сложными, разветвленные цепями и сетями питания.

3. Сбалансированным (замкнутым) круговоротом веществ.

Взаимоотношения хищник — жертва могут быть примером регуляции численности видов в экосистеме. Колебания численностей удобно представлять в виде взаимосвязанных циклов. Рассмотрим, как изменяется в бореальных лесах Канады численность популяции зайца американского беляка. Примерно раз в 10 лет экологи отмечают подъем и спад популяции зайцев. «Заячьи» колебания коррелируют с численностью популяций некоторых хищников, к примеру, рыси. В тот момент, когда популяция зайцев достигает максимума, увеличивается и популяции рыси. Эта взаимосвязь понятна — в лесах много пищи для хищников, которые чувствуют себя прекрасно и активно плодятся. И наоборот, стоит сократиться численности зайцев (по причине болезней или недостатка кормов от перенаселенности), как рысь испытывает голод и гибнет. Меньше хищников, больше подножного корма — зайцы вновь начинают плодиться, и популяция растет.

Источник

Устойчивость экосистем

Устойчивость – способность экосистемы сохранять свою структуру и функциональные свойствапри воздействии внешних факторов, способность возвращаться в исходное состояние. Устойчивыми будут экосистемы в климаксовой стадии. Дубрава, ковыльная степь, тайга – пример упругих экосистем. Но и среди природных (зональных) экосистем есть различия в устойчивости. Лиственные леса более пластичны, чем хвойные. Степь устойчивее тундры. Все сукцессионные стадии – неустойчивые экосистемы, которые стремяться к устойчивости.

Главным условием устойчивости является видовое разнообразие. Устойчивость определяется соответствием видового разнообразия экосистемы условиям жизни и степенью развитости этих экосистем.

Видовое разнообразие обеспечивает функции экосистемы засчет:

1. Взаимной дополнительности видов. Н-р. В лесу виды делят свет по ярусам, в почве виды делят пищу, разделение труда у животных: время активности, место выведения потомства и т.д.)

2. Взаимозаменяемость видов. Со схожими экологическими требованиями виды могут заменять друг друга в выполнении функций. Н-р, насекомые опылители, разные виды елей, пихты.

3. Регуляторные свойства. Саморегуляция на свойствах обратной связи. Чем разнообразнее виды, тем больше у жертвы хищников.

Глобальная экологическая проблема – снижение видового разнообразия, которое грозит устойчивости всей биосферы. Важно не допустить снижения видового разнообразия до такого уровня, который отразится на устойчивости биосферы.

К неустойчивым относятся все антропогенные системы.

Агроэкосистемы. Пути повышения их устойчивости и урожайности.

Устойчивую регуляцию численности отдельных видов может осуществлять только сложное сообщество. Одно из современных направлений в сельском хозяйстве – поддержание как можно большего видового разнообразия на полях и их окружении. Из-за изъятия урожая агроценозы не в состоянии поддерживать круговорот веществ. Почва быстро истощается, если не вернуть в нее биогенные элементы в виде минеральных и органических удобрений. Поддерживать устойчивый биологический круговорот веществ можно при экологически грамотном создании агроэкосистем.

Агроэкосистемы – это такие сознательно спланированные человеком территории, на которых сбалансировано получение сельскохозяйственной продукции и возврат ее составляющих на поля. Высокое биологическое разнообразие поддерживается за счет специально спланированного ландшафта: чередование полей, лугов, перелесков, создание живых изгородей, лесополос, водоемов и т.п. Большую роль в поддержании разнообразия видов на полях играет правильная организация севооборотов, чередование культур во времени и в пространстве. Наиболее передовым направлением современного сельского хозяйства является переход от принципов противоборства с природой к принципам сотрудничества с ней. Это означает максимальное следование экологическим законам в сельскохозяйственной практике.

Источник

Устойчивость природных экосистем

Основные типы экосистем и их динамика

Дидактическая единица 5

· ТЕМА 11: ДИНАМИКА И УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМ

Методические рекомендации

Тема «Динамика и устойчивость экосистем» позволяет провести предварительное обобщение и повторение материала значительной части курса «Общая экология».

Дидактические материалы раздела «Основные типы экосистем» приводятся в учебном пособии «Введение в экологию», книга 1 (Глазачев С.Н., Косоножкин В.И.).

ВАША ОЦЕНКА по 100-балльной шкале (дидактическая единица 5)

Календарно-тематический план аудиторных занятий по дидактической единице 5

Глава XI

Динамика и устойчивость экосистем (тема 11)

ДИНАМИКА И УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМ (конспект лекции и хрестоматия)

Устойчивость природных экосистем

Биогеоценоз (элементарная экологическая система) по определению В.Н. Сукачёва – « внутренне противоречивое, диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии». Постоянство экосистем относительно, они непрерывно изменяются. Мы говорим о стабильности, постоянстве экосистемы при отсутствии значительных, принципиальных изменений, причём за короткий (в геологическом масштабе) отрезок времени.

Устойчивость природных экосистем (по Н.В. Дылису, 1978):

— Под устойчивостью биогеоценозов (элементарных экосистем) следует понимать сохранение структурно-функциональной организации их в неизменном или мало измененном состоянии в течение достаточно продолжительного времени. Это свойство природных биогеоценозов есть результат длительного эволюционного процесса. В ходе его, с одной стороны, совершенствовались сами организмы, с другой – шла взаимная подгонка организмов и популяций друг к другу и к косной среде (упрощенно: в результате естественного отбора сохранялись не только самые совершенные организмы, но и самые эффективные биоценозы и экосистемы).

— В результате современные природные биогеоценозы приобрели известный запас прочности и с помощью отрицательных обратных связей выработали способность сохранять тип своей структуры и ритмы работы даже при значительных изменениях внешних условий.

— В силу исторически сформировавшейся прочности организации современные природные биогеоценозы оказываются способными к многократному восстановлению по присущему «унаследованному» ими типу организации при разного рода разрушительных воздействиях со стороны внешних факторов. Например, на месте распаханной ковыльной степи при прекращении использования постепенно через ряд стадий восстанавливается исходный тип ковыльной степи.

— Устойчивость экологических систем не имеет, однако, абсолютного характера; систем, всегда себе равных, не изменяемых, не существует. Устойчивость их относительна и ограничена определенными отрезками времени, разными для разных биогеоценозов.

— Наиболее устойчивые биогеоценозы – природные, занимающие в пространстве возвышенные местообитания, на которых они развились естественным путем. Их современная организация лучше других подогнана к зональным климатическим условиям, и они наиболее автономны в своем функционировании. Такие наиболее устойчивые биогеоценозы (экосистемы) получили название климаксовых.

Ю. Одум (1986) подчёркивает информационную, кибернетическую (от греч. kybernetike – искусство управления) природу устойчивости естественных экосистем: «Помимо потоков энергии и круговоротов веществ. экосистемы характеризуются развитыми информационными сетями, включающими потоки физических и химических сигналов, связывающих все части системы и управляющих ею как одним целым». Всё многообразие гомеостатических механизмов в экосистемах он подразделяет на два основных типа:

1) механизмы, основанные на существовании в системе отрицательной обратной связи;

2) механизмы, связанные с избыточностью функциональных элементов в системе.

Отрицательные обратные связи стабилизируют экосистему: «При внешнем воздействии на систему, находящуюся в динамическом равновесии, система реагирует таким образом, чтобы ослабить эффект внешнего воздействия» – принцип Ле Шателье.

Наряду с действием механизмов обратной связи, устойчивость экосистемы может обеспечиваться избыточностью функциональных элементов или экологическим дублированием (Одум, 1986). Например, если фотосинтез в экосистеме осуществляют три группы растений, имеющих различные температурные оптимумы, то суммарная интенсивность фотосинтеза на выходе может оставаться относительно постоянной даже при изменении температуры на входе (рис 11.1).

Рис. 11.1. Поддержание стабильности в экосистеме при избыточности функциональных элементов (по Одуму, 1986 с изменениями, пояснения в тексте).

Исходя из принципа избыточности, можно предположить, что устойчивость экосистем будет возрастать с увеличением видового разнообразия их биоценозов. Во многих случаях это утверждение справедливо, однако специальные исследования показывают, что в определенных (часто экстремальных) условиях окружающей среды наиболее устойчивы те сообщества, которые включают небольшое число специализированных видов организмов.

Безусловно, определяющую роль в процессах стабилизации и регуляции экосистемы и окружающей среды играет биотическое сообщество (биоценоз). В ходе эволюции различные виды организмов приобрели следующие хорошо вам известные способности:

1) адаптации к изменению параметров окружающей среды;

2) целенаправленного изменения и регулирования окружающей абиотической среды (образование почвы, поддержание постоянства рН, концентраций биогенов и параметров микроклимата);

3) авторегуляции плотности численности популяции;

4) образования надорганизменных биологических систем (симбиотических мутуалистических систем, консорций, сообществ и биоценозов);

5) выполнения специализированной работы по поддержанию системы (разделение на продуцентов, консументов и редуцентов, формирование неперекрывающихся экологических ниш у доминирующих видов, дифференциация «стратегий жизни» (виолентов, эксплерентов, патиентов, передвигающихся и непередвигающихся организмов), а также многие другие особенности, позволяющие осуществлять процессы авторегуляции.

Источник