Способы саморегуляции в экосистемах и биосфере
Любой организм, популяция, сообщество, биоценоз, экосистема и биом представляют собой открытую, неравновесную, самовоспроизводящуюся, саморегулирующуюся и саморазвивающуюся активную систему. Все происходящие в ней биохимические процессы направлены на воспроизведение системы в целом. Это свойство в полной мере относится и к биосфере в целом.
Любая экосистема, даже расположенная на очень ограниченной территории, включает множество видов, способных к размножению в геометрической прогрессии. В то же время количество потенциальных ресурсов для них весьма стабильно. Это противоречие в естественных экосистемах снимается за счет биотических отношений между организмами, прежде всего – конкурентных отношений, ограничивающих их численность.
Напряженность конкуренции из-за пищи или пространства у особей одного и того же вида больше, чем у особей разных видов (впервые отмечено Ч.Р. Дарвиным (1859)). Однако конкуренция у многих видов животных одного и того же вида ослабляется расхождением в разные экологические ниши разновозрастных особей или стадий развития (при метаморфозе) за счет миграций, саморегуляции численности и разнообразных факторов.
Статья: Свойства саморегуляции и самоочищения
У растений конкуренция носит нередко крайне ожесточенный характер. Так, в лесу под отдельными соснами ежегодно погибают миллионы всходов из семян тех же сосен. Отношения у особей разных видов носят разнообразный характер: от полного исключения существования одном вида в присутствии другого при аменсализме до различных форм симбиоза.
В некоторых случаях регуляция численности одних видов происходит в результате деятельности других, например, в парах хищник-жертва. Однако в природе это скорее исключение, чем правило. Обычно хищники оказывают на популяции жертв оздоравливающее воздействие, поэтому нередко являются для них жизненно необходимым фактором.
В этой связи все формы межвидовых отношений в экосистемах при рассмотрении с точки зрения не особей, а видов и популяций и на протяжении длительного времени, можно назвать симбиозом (в широком смысле).
У многих видов существуют внутренние механизмы регуляции численности, более или менее эффективные. К основным из них относятся:
- стрессовые реакции при перенаселении (физиологический механизм),
- территориальность, в том числе групповая,
- иерархическая организация групп (поведенческие механизмы),
- и т.д.
Все они способствуют поддержанию численности на более низком уровне, чем биологическая емкость среды, и тем самым обеспечивают стабильность при ее случайных флуктуациях. Как правило, в сложившихся природных сообществах видовой состав биоты весьма стабилен, экосистема «сопротивляется» проникновению новых видов. Это отражено в виде правила взаимного приспособления К. Мебиуса – Г.К. Морозова - виды в сообществах и экосистемах настолько приспособлены друг к другу, что составляют внутреннее противоречие, но единое и взаимоувязанное системное целое.
Закон внутреннего динамического равновесия: динамические качества сообществ, биоценозов и экосистем настолько взаимосвязаны, что любое изменение одного из их показателей вызывает сопутствующие структурно-функциональные количественны е и качественные перемены других параметров, однако при сохранении общей суммы энергетических, динамических и информационных систем. Закон наблюдается в естественных сообществах. При воздействии человека экосистемы в той или иной мере деградируют.
Самоочищение экосистем
Под влиянием различных организмов происходит нейтрализация (минерализация) различныx продуктов загрязнения среды, в том числе попавших в экосистему в результате деятельности человека. Однако самоочищение касается в первую очередь наименее патогенных для всего живого веществ:
- детрита,
- органических кислот,
- некоторых солей и газов.
Так за лето бактерии разрушают в Каспии около 9000 т нефти, попадающей туда разными путями. Вещества, не встречающиеся в природе (многие продукты современного производства) не могут самостоятельно перерабатываться и нейтрализовываться в экосистемах и биосфере.
