Какова функция биоразнообразия?
Еще с давних времен ученых интересовал вопрос – почему в природе существует так много видов, причем многие из них похожи друг на друга внешне, и имеют сходные (однако не полностью идентичные) требования к среде обитания. К концу XX века было доказано, что при прочих равных условиях, биоразнообразие организмов в целом тем выше, чем больше разнообразие местообитаний; видовое богатство животных тем выше, чем больше биоразнообразие растений, и наоборот.
Как правило, в экосистемах присутствуют так называемые Виды-дублеры - это условное название видов, занимающих одно и то же звено трофической цепи. Отсюда очевидная закономерность: чем больше видов в каждом звене, тем интенсивнее биологический круговорот веществ, тем больше продуктивность и, следовательно, стабильнее экосистема, что является ее главным качеством. Виды-дублеры при периодическом уменьшении численности каких-то компонентов звена выполняют или замещают их функции. Среди них есть полифаги, которые в конкретный момент могут занимать и разные звенья.
Таким образом, можно сформулировать гипотезу продуктивности - увеличение числа видов в экосистеме увеличивает ее продуктивность, расширяет пищевой спектр, что в свою очередь создает предпосылки для существования большего числа видов и приводит экосистему в стабильное состояние.
В процессе эволюции экосистем имеющиеся в них свободные экологические ниши заполняются видами, а некоторые «широкие» ниши могут оказаться поделенными между двумя или большим числом видов.
Гипотеза «стабильность - время» Сандерса: чем длительнее стабильность экосистем (в масштабах геологическом времени), тем более высокое разнообразие видов и наоборот.
Биоразнообразие и функционирование экосистем
Существует ряд закономерностей, связывающих биоразнообразие экосистемы и специфику ее функционирования: чем короче трофическая цепь, тем интенсивнее биологический круговорот веществ, лучше условия минеральном питания растений, лучше трофические условия для консументов, больше видов-дублеров в каждом звене, продуктивнее и стабильнее биоценоз (экосистема). Закономерности для экологических ниш: чем меньше свободных экологических ниш, тем интенсивнее круговорот веществ, больше продуктивность, лучше условия минерального питания растений, лучше трофические и другие условия консументов, короче пищевая цепь, больше видов-дублеров в каждом звене трофической цепи, стабильнее биоценоз (экосистема).
Закономерности структуры биоценоза (экосистемы):
- Внутривидовая конкуренция ведет к расширению экологических ниш, а межвидовая - к ее сужению.
- Хищничество оказывает более сильное воздействие на сообщества растений, чем на животных, однако его влияние на видовое разнообразие зависит от числа сильно взаимодействующих трофических уровней.
- Сообщества достигают насыщения видами в масштабах геологическом времени, т.е. это процесс медленный.
- В обширных областях (материках) больше видов, чем в малых или на островах.
- В экосистемах со сложной средой видов больше, чем в простых местообитаниях.
- В любой насыщенной экосистеме не могут реализоваться все возможные связи.
Таким образом, устойчивость экосистем в первую очередь определяется их биоразнообразием: экосистема (биоценоз) тем стабильнее, чем больше видовой состав и видов-дублеров в каждом звене трофической цепи. С увеличением устойчивости экосистемы (это ее главное качество, одно из эмерджентных свойств), выше первичная биологическая продукция, больше потери (расходы на дыхание) или энергетические затраты, интенсивнее биологический круговорот, меньше свободных экологических ниш, лучше и разнообразнее условия обитания для всех продуцентов и консументов (минеральное питание растений, пищевые условия консументов и т.д.). Экосистемы с высоким биоразнообразием меньше подвержены отрицательной деятельности человека.
