Рівновага екосистем - студопедія

Рівновага- це стан екосистеми при якому склад і продуктивність її біотичної частини (біоценозу) в кожен момент часу найбільш повно відповідає абіотичних умов - грунту і клімату; і цей баланс забезпечує тривале стабільне існування даного природного комплексу.

Для стану рівноваги характерні, перш за все, такі ознаки:

А) Сталість видового складу біоценозу. Тобто тут є добре збалансований набір видів тварин, рослин, мікроорганізмів. Трофічні зв'язки стійкі, екологічні ніші щільно заповнені. створена в такому біогеоценозі середовища настільки специфічна, що обмежує вселення в співтовариство нових видів; і в силу цього корінні спільноти можуть залишатися стабільними протягом значної кількості років.

Б) Сталість циклів поживних елементів. Весь вуглець і азот, засвоєний екосистемою з атмосфери, в результаті діяльності редуцентов повертається в неї. Всі елементи мінерального живлення (P, K, Ca і т.д.) після розкладання мертвого органічного речовини повертаються в грунтовий розчин для повторного використання корінням рослин. Якщо частина органічної речовини переходить в детрит, то швидкість його накопичення відповідає швидкості розкладання його редуцентамі. Тобто всі засвоєні биотой речовини повертаються в середу.

Можна уявити собі різні типи рівноваги. Перший з них характерний для замкнутого спільноти. сюди не надходить ніяка додаткова продукція, а власна продукція співтовариства цілком залишається всередині його. Рівновага тут означає, що вся валова продукція автотрофов відповідає витратам, що йде на забезпечення життєдіяльності складових даний біоценоз організмів. Назвемо це «загальним диханням». Така спільнота подібно заводу, в якому витрати на виробництво в точності рівні одержуваного прибутку. Процес продукування врівноважується процесами «загального дихання». Другий тип рівноваги характерний для деяких екосистем «текучої води». органічна речовина в яких виникає не тільки в результаті функціонування автотрофов, але і в результаті припливу ззовні. Рівновага тут означає, що «загальне дихання» одно валової продукції самого співтовариства доповненої надходженням органічної речовини ззовні. Для деяких екосистем винос речовини за їх межі настільки великий, що їх стабільність підтримується в основному за рахунок припливу такої ж кількості речовини ззовні; тоді як внутрішній круговорот малоефективний. Такі проточні водойми, річки, струмки, ділянки на крутих схилах гір. У с / г агроекосистемах (третій тип рівноваги), навпаки має місце постійне вилучення частини продукції, як уже говорилося. Тому в таких екосистемах рівновагу досягається лише тоді, коли «загальне дихання» забезпечується тією величиною продукції, яка повинна буде залишитися в системі після винесення її частини Людиною (врожаю). Це принцип неможливості повного вилучення продукції з системи, якщо немає додаткових відшкодовують поставок ресурсів ззовні.

При всьому при цьому треба сказати, що в реальності жодна, навіть найбільша екосистема Землі, не має повністю замкнутого кругообігу речовин. Ті екосистеми, які мають більш-менш повний круговорот речовин, все одно автономні насправді лише щодо (ліси, луки, озера і т.п.). Материки обмінюються речовиною з океаном, літосферою (за участю в цих процесах атмосфери); а вся наша планета частина матерії і енергії отримує з космосу, а частина віддає в космос.

Якщо «загальне дихання» менше валової первинної продукції, в екосистемі буде відбуватися накопичення органічної речовини. Якщо більше - його зникнення. І те й інше буде приводити до зміни співтовариства. При надлишку ресурсу завжди знайдуться види, які його зможуть освоїти. При нестачі ресурсу - частина видів вимре. Тобто екосистема знову повернеться в рівноважний стан, але вже інше - нове. Таким чином, головною особливістю екологічної рівноваги є його рухливість. Такі зміни і становлять сутність, так званої, екологічної сукцесії - послідовної зміни одного співтовариства іншим. Головна особливість цього процесу полягає в тому, що зміни спільноти завжди відбуваються в напрямку до рівноважного стану.

В) Повний розсіювання надійшла в екосистему енергії .Вся енергія, засвоєна екосистемою, після проходження її по трофічних ланцюгах розсіюється у вигляді тепла і «спалюється» організмами в процесі життєдіяльності і роботи. Екосистема підтримує рівновагу за рахунок того, що в неї постійно надходить нова сонячна або хімічна енергія.

Екологічна рівновага в екосистемах підтримується складними механізмами взаємовідносин між живими організмами та умовами середовища; між особинами одного виду і особинами різних видів один з одним, про які ми вже говорили. Взаємовідносини між організмами одного трофічного рівня називаються горизонтальними (конкуренція), а між організмами різних трофічних рівнів - вертикальними (хижацтво, симбіоз).

Крім равновесности стану будь-яка екосистема характеризується також ступенем стійкості, стабільності і витривалості. Устойчівостьекосістеми - це здатність протистояти будь-яким зовнішнім і внутрішнім збурень, включаючи антропогенні, і кожен раз повертатися у вихідне рівноважний стан. Тобто здатність кожного разу відновлюватися. Стабільностьекосістеми - здатність залишатися незмінною, зберігати свою структуру і функціональні особливості, невизначено довгий час, завдяки своїм внутрішнім регуляторним механізмам. Якщо нестабільна екосистема може відхилитися в ту чи іншу сторону в своєму розвитку навіть без особливих збурень ззовні, то стабільна - завжди залишається незмінною. Винослівость- здатність переносити тривалі зовнішні і внутрішні обурення і підлаштовуватися під них, зберігаючи динамічний (рухоме) рівновагу. Тобто здатність пристосовуватися переживати несприятливі умови.

Історія знає чимало випадків, коли недалекоглядність людини викликала найсерйозніші порушення екосистем. Якими ж причинами таке може бути викликано:

а) винищення з екосистеми хижака (при цьому страждають популяції жертв і ресурси, якими вони харчуються - вся трава з'їдається копитними);

б) включення в екосистему виду для якого немає редуцентам - як наслідок, накопичення неразложившихся детриту (в Австралії корови і жуки-гнойовик);

в) включення в екосистему видів рослин, у яких тут немає фітофагів - як наслідок - надмірне розмноження і придушення місцевих видів (в Австралії пунція і метелик-огнівка);

г) подібні слідства має і протилежний вплив - знищення в екосистемі фітофага;

д) занесення нового паразита - як наслідок - знищення популяцій господарів (в Австралії - вірус «коров'ячої чуми»);

е) внесення в екосистему нових видів тварин, у яких тут немає ні конкурентів, ні хижаків, ні паразитів - як наслідок - надмірне розмноження і витіснення, придушення або знищення місцевих видів;

ж) зміна кліматичних, ґрунтових, гідрологічних умов включає за собою зміну флори і фауни екосистеми.

Рівновага (стабільність) і різноманітність пов'язані дуже складними взаємозалежностями. Не завжди велика різноманітність забезпечує біоценозу належну стабільність і стійкість. Адже надто великі і складні системи з великою кількістю вузькоспеціалізованих і ретельно підігнаних один до одного елементів часто буває легко зруйнувати.

У живій природі не буває застиглих, статичних процесів. Природно, що в екосистемах постійно відбуваються ті чи інші зміни. Вони знову і знову повертають екосистему в рівноважний стан. Як ми вже говорили, головною особливістю екологічної рівноваги є його рухливість - динамічність. За своєю суттю ці зміни екосистеми можна віднести до двох основних типів. а) оборотним циклічним (періодичним) і б) необоротних поступальним.

А) Циклічні процеси пов'язані з періодичністю зовнішніх умов. Добові ритми зміни температури, вологості, освітленості обумовлюють і відповідну зміну активності різних організмів, що населяють екосистему. Сезонні зміни в екосистемах відбуваються протягом року від весни до весни і зачіпають вже кількісні показники, що характеризують стан біоценозу. Особливо яскраво це проявляється в кліматичних зонах з контрастними умовами зими і літа. Співвідношення різних видів організмів в різні пори року може значно змінюватися в залежності від циклів розмноження, сезонних кочівель і міграцій. Крім того, ряд видів може повністю випадати з життя спільноти, впадаючи в заціпеніння або сплячку. У рослин в залежності від сезонів року, деякі яруси можуть повністю бути відсутнім (трави однорічні взимку). Багаторічна періодична мінливість залежить в першу чергу від зміни за роками кліматичних показників.

Б) Крім зазначених циклічних змін в екосистемах можуть відбуватися спрямовані поступальні процеси. призводять до невідновлюваних змін, незворотних наслідків. В результаті цього може з'явитися біоценоз, якісно відрізняється від колишнього. Іноді в природі зміна біоценозів відбувається раптово, в результаті різких і навіть катастрофічних подій в середовищі (пожежа, розлив великої кількості нафти, вирубка лісу, затоплення або зниження рівня грунтових вод, прохід коліс техніки в тундрі). Це може відбуватися або під впливом природних сил, або в результаті діяльності людини. При цьому фактор, що викликає зміну, ніяк не пов'язаний з попереднім ходом розвитку екосистеми і задає інший напрямок її розвитку, що може привести до порушення биоценотических зв'язків, екологічної рівноваги і навіть до загибелі біоценозу. Але з припиненням дії фактора на цій території може початися нова лінія розвитку живого покриву, яка з часом крок за кроком приведе до появи тут нової спільноти, можливо схожого з корінним, зруйнованим. Але частіше в природному середовищі зміна одного біоценозу іншим відбувається поступово, як би поступово, послідовно, паралельно зі змінами умов середовища - при наростанні (або убування) вологості або багатства грунту, при зміні клімату і т.д. В цьому випадку змінюється склад живих організмів, тип кругообігу речовин і рівень продуктивності екосистеми. Поступово роль одних видів убуває, а інших - збільшується, різні види випадають зі складу екосистеми або, навпаки, поповнюють його. Таке явище послідовної поступової заміни одного біогеоценозу іншим отримало назву сукцесії. Такі зміни спільноти ведуть, як правило, від менш стійкого стану у більш стійкому. Тобто будь-який біогеоценоз прагне в своєму природному розвитку до рівноваги, про що вже говорилося.