гомеостаз екосистеми

Поняття і історія терміна і вчення

Здатність одиничного організму, в тому числі і самого примітивного, і цілих біологічних систем до саморегулювання при зміні умов існування і під впливом цих умов називається гомеостаз екосистеми. Системою, в даному випадку, можна назвати існування навіть примітивного організму, так як для його життя необхідне дотримання цілого ряду внутрішніх взаємопов'язаних умов: температури, основних фізіологічних функцій, внутрішнього середовища і так далі.

Термін гомеостаз грецького походження і позначає однакову або подібний стан, нерухомість.

Для відкритої системи - це така якість, володіючи яким вона реагує на зовнішні зміни і впливу, намагається їх подолати і прагне до стійкості і рівноваги.

Про сталості внутрішньо середовища, говорив ще в 1878 році французький вчений Клод Бернар. Вперше термін виник в книзі «Мудрість тіла» американського фізіолога Уолтера Кеннона в 1932 році. Там цим терміном позначалася координація фізіологічних процесів для стійкого стану організму. Початок вчення про гомеостазі екосистеми поклав в 1949 році Ф. Клементс. В основу його вчення лягло твердження про те, що рівновага в екосистемах досягається при взаємодії протилежних процесів або зворотним зв'язком. Умови навколишнього середовища непостійні. При їх зміни відбуваються зміни і в екосистемі. Тобто вона динамічна. І коли екосистема знаходить спосіб реагувати на зміни і пристосовується до них, то сама регулює процеси всередині себе і відновлюється.

Складність виникає лише в разі втручання не було абіотичних факторів, а антропогенних. Коли в біосистеми втручається людина, то самостійний її вихід з «кризових» умов, практично неможливий.

Основні ознаки і зворотний зв'язок

Гомеостаз екосистеми володіє такими основними ознаками: витривалість і стійкість.

Витривалість або живучість - це здатність витримувати і переносити зміни в навколишньому середовищі, без порушення основних властивостей системи.

Друга ознака - стійкість, пружність, несприйнятливість - це якість, коли система готова швидко повертатися з критичного в нормальне і сталий стан.

Форма прояву гомеостазу в одноклітинних організмів і у більш складних подібні. Збереження внутрішніх властивостей і процесів, які відмінні від зовнішніх. У простих підтримку фізико-хімічних умов, у інших - складу крові та інших рідин, обсягу і так далі. У цілісній системі або популяції - утримання просторової структури, різноманітності генетичного і статевого, чисельності, щільності і так далі. Якщо піднятися до рівня біосфери, то тут теж необхідна підтримка складу і структури грунтів, атмосфери, води.

Проявлятися ці ознаки біосистеми починають, коли виникає екологічний стрес. Тобто змінюється один або відразу декілька зовнішніх факторів і умов існування живого організму. Це можуть бути і погодні умови, і діяльність людини. З самого моменту їх виникнення, вони активно і, як правило, негативно починають впливати на систему. Під їх впливом відбувається у відповідь реагування системи або зворотний зв'язок. Звичайно, біосистеми не може впливати на навколишнє середовище, її відповідь реагування полягає в саморегуляції, збалансованості та узгодженості функціонування всіх елементів і внутрішніх процесів.

Однак, згодом і сама, пристосувавшись, може починати впливати на інші, супутні, сусідні або пов'язані.

Таким чином, можна говорити ще про один ознаці екосистеми - стабільності. Після виведення зі звичного стану, вона знову в нього повернеться.

Найбільш типовим можна назвати приклад взаємодії суміжних ланок харчового ланцюга, консументів - «хижака і жертви». При сприятливих природних умовах, зростає кількість живильної маси. Наприклад, рослинної. Невелика за чисельністю популяція травоїдних - «жертва», без праці знаходить собі їжу. Згодом її чисельність починає рости. «Хижак», якій при низькій чисельності «жертви», докладав великих зусиль для пошуків їжі, з ростом числі травоїдних, таких труднощів тепер не має. Його потомство перестає гинути від недоїдання. Конкуренція всередині популяції знижується. Утворюються нові пари і з'являється додаткове потомство. Популяції та «хижака» і «жертви» ростуть. Це зворотний позитивний зв'язок.

Зростання популяцій призводить спочатку до нестачі харчування у «жертви», а за цим і у «хижака». Збільшується конкуренція і загострюється боротьба за виживання. Народжуваність падає. Зворотній зв'язок стає негативною. Система приходить до свого початкового стану, точніше, близьке до нього. Підійшовши до вихідного рівня, система може почати процес розростання. Тобто вона постійно в динаміці. Як маятник, досягнувши рівноваги, він продовжує рух від точки спокою. І так постійно, тому, що навколишнє середовище ніколи не буває однаковою.

Іноді рівень впливу на систему може бути таким, що опірності і витривалості не вистачає. І перш за все це стосується випадків, коли незначна популяція будь-якого виду в складі системи. Вплив може бути таким, що припиняється ріст чисельності і щільності живих організмів. Відтворення не дає потрібного результату і популяція згасає. Відновлення екосистеми в тому вигляді, якою вона була до впливу, ставати неможливо. Не завжди це веде до вмирання всієї системи, але завжди до суттєвих змін всередині її. Наприклад, місце вимерлого виду займає інший. Він може бути більш агресивним. І тоді вплив починається знову, а «розладнаний і некомплектний механізм» з ним на належному рівні боротися вже не може. Так сталося в XX столітті в Китаї. Коли за рішенням уряду були знищені всі горобці, в зв'язку з чим зросла популяція комах. Або Австралія, де були знищені хижаки, і зростання популяції кроликів став неконтрольований і заподіяв істотну шкоду природі.

Зовсім інша завершення процесу впливу на біосистему, якщо зовнішній вплив здійснюється людиною. В цьому випадку біосистеми рідко повертається в первісний стан, а іноді і зовсім зникає. Прикладів тому маса і немає сенсу їх перераховувати.

Поєднання з еволюцією біосфери

Розглянута здатність окремих живих організмів, клітин і цілих біологічних систем, певним чином реагувати на зміни і, отже, вплив навколишнього середовища не дуже поєднується з історією еволюції біосфери.

Починаючи з моменту виникнення першої життя, одноклітинні, а потім і більш складні істоти, реагували на зміни навколишнього середовища в інший спосіб. Саме таке реагування і дало можливість розвинутися з клітки без ядра в людини. Якби відбувалося пристосування, то на Землі до цього дня існували тільки перші живі організми. Вони б пристосовувалися і пристосувалися. У чому нас переконує теорія гомеостазу. Якщо є пристосовування, то немає еволюції. А якщо це не так і мільярди років свого існування клітини намагалися пристосуватися до змінного середовища і не змогли, а вимерли. То тоді немає ніякої еволюції. Є зміна одних організмів, іншими, без ознак будь-якого наслідування. Схожість допускається. Що, загалом-то, і є. Птахи схожі на динозаврів, слон на мамонта, а людина на мавпу.