ГОМЕОСТАЗ ЭКОСИСТЕМЫ - раздел Образование, В качестве учебного пособия Сложившаяся Исторически Экосистема Не Должна Рассматриваться Просто Как Сумм...
Сложившаяся исторически экосистема не должна рассматриваться просто как сумма слагаемых, т. е. сочетание отдельных входящих в ее состав организмов. Это система, сохраняющая устойчивость при относительной стабильности внешней среды, способна к разнообраз-
ным изменениям в результате перемен во внешней среде и в составе самой экосистемы.
Способность экосистемы к самоподдержанию и саморегулированию называется гомеостазом. В основе го-меостаза лежит принцип обратной связи, который можно продемонстрировать на примере зависимости плотности популяции от пищевых ресурсов. Обратная связь возникает, если «продукт» оказывает влияние на «датчик» (рис. 8.5). В результате отклонения плотности популяции от оптимума в ту или иную сторону увеличивается рождаемость или смертность, результатом чего будет приведение плотности к оптимуму. Такая обратная связь, т. е. связь, уменьшающая отклонение от нормы, называется отрицательной обратной связью. Положительная же обратная связь увеличивает это отклонение. Наибольшее значение для поддержания гомеостаза экосистемы имеет отрицательная обратная связь. Благодаря именно этой связи регулируются процессы запасания и высвобождения питательных веществ, продуцирования и разложения органических соединений. Иными словами, взаимодействие круговоротов веществ и потоков энергии в экосистеме создает самокорректирующийся гоме-
Рис. 8.5. Упрощенная система регуляции плотности популяции (по: Одум, 1975).
остаз, т. е. для его поддержания не требуется внешнего управления.
Поддержание гомеостаза экосистемы возможно лишь в определенных пределах. Вне сферы действия отрицательной обратной связи вступает в силу положительная обратная связь. Область действия отрицательной обратной связи можно изобразить в виде гомеостатического плато (рис. 8.6). Оно состоит из ступенек; в пределах каждой ступеньки действует отрицательная обратная связь. Переход со ступеньки на ступеньку может произойти в результате изменения в «датчике». Так, увеличение или уменьшение количества пищевых ресурсов переводит гомеостаз на другой уровень.
Рис. 8.6. Томеостатическое плато (по: Одум, 1975).
В практике сельского хозяйства повышение урожайности часто связывают с количеством вносимых удобрений. Однако, как правило, удобрений вносится столько, что система гомеостаза выходит за верхний предел действия отрицательной обратной связи, вследствие чего в агроценозе начинаются необратимые изменения, приводящие к деградации возделываемых площадей. Так, увлечение удобрениями привело к эрозии и засолению хлопковых полей в Средней Азии.
B гомеостаз вовлекаются не только организмы и их продукты, но и неорганическая природа. Мы знаем, что абиотические факторы контролируют жизнедеятельность организмов. В свою очередь, организмы различными способами влияют на абиотическую среду.
Жизнедеятельность организмов постоянно приводит к физическим и химическим изменениям инертных веществ, поставляя в среду новые вещества и источники энергии. Скорость изменения химического состава окружающей среды в результате жизнедеятельности организмов, синтезирующих и разлагающих органические вещества, на четыре порядка выше, чем скорость его изменения под влиянием геологических процессов. Вещества, запасаемые растениями и животными, усиливают то стабилизирующее воздействие, которое обеспечивается скоплениями детрита и неорганических веществ при разного рода пертурбациях в системе. Даже после пожаров, казалось бы совершенно уничтожающих все живое, в местообитании остаются огнеустойчивые семена и корни, приспособленные к тому, чтобы сохранить себя, а тем самым и систему как целое.
Тема9 ЭНЕРГЕТИКА ЭКОСИСТЕМЫ
Энергия — общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи, благодаря чему все явления природы связаны воедино. Изменение энергии в системе происходит при совершении работы.
Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии — гласит, что энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает, она только переходит из одной формы в другую. Количество энергии при этом остается постоянным. Этому закону подчиняются все известные процессы в природе. Второй закон термодинамики формулируется так: поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии, эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии (например, энергии солнечного излучения) в потенциальную (энергию химических связей синтезируемых органических веществ) всегда меньше 100%.
Все темы данного раздела:
К первому и второму изданиям
В современном мире экологические проблемы по своей общественной значимости вышли на одно из первых мест, оттеснив даже опасность ядерной войны. Бурное развитие хозяйственной деятельности людей при
К третьему изданию
Со времени опубликования второго издания учебного пособия «Краткий курс общей экологии» прошло всего 2 года. Срок по всем меркам очень малый. И, тем не менее, за это время в нашей жизни зародились
ЭКОЛОГИЯ - ЗАДАЧИ И ПЕРСПЕКТИВЫ
Подобно всем другим областям знания, экология развивалась непрерывно, но неравномерно. Труды Гиппократа, Аристотеля и иных древнегреческих философов содержат сведения явно экологического характер
ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА
Как самостоятельная наука экология сформировалась приблизительно к 1900 г. Термин «экология» был предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1869 г. Следовательно, это сравнительно молодая наук
ПРОБЛЕМЫ, ИЗУЧАЕМЫЕ ЭКОЛОГИЕЙ
Имеется несколько кардинальных проблем, в которых фокусируются основные направления и разделы современной экологии. Успехи в их решении в значительной мере определяют прогресс всей экологии, и поэ
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА
Понятие условий экология заменила понятием фактора. Любой организм в среде своего обитания подвергается воздействию самых разнообразных климатических, эдафических и биотических факторов. «Экологи
ИЗМЕНЕНИЕ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМОВ НА ДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА В ПРОСТРАНСТВЕ И ВРЕМЕНИ
Меняется ли зависимость жизнедеятельности от интенсивности действия экологического фактора в пространстве и времени? Для решения этого вопроса исследовали действие температурного фактора на меду
РЕАКЦИЯ ОРГАНИЗМОВ НА ОДНОВРЕМЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ НЕСКОЛЬКИХ ФАКТОРОВ
В природных условиях организм подвержен воздействию многочисленных факторов. Если действие одного фактора описывается соответствующей функцией, то одновременное действие двух факторов можно изобр
СРЕДА И ДЕЙСТВИЕ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
Часть природы, окружающая организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие, часто обозначают как «среда». Из среды особи получают все необходимое для жизни и в нее же выделяют проду
ВИТАЛЬНОЕ И СИГНАЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ ФАКТОРОВ
Если положить в основу классификации экологических факторов эффект, который вызван их воздействием, а именно этот принцип был использован в преды-
дущей классификации, то более рацион
УРОВЕНЬ ОСОБЕЙ
На уровне особи абиотические факторы оказывают влияние прежде всего на поведение животных, изменяют трофические отношения со средой и характер метаболизма, воздействуют на способность к размножен
ПОПУЛЯЦИОННЫЙ УРОВЕНЬ
На уровне популяции абиотические факторы воздействуют на такие параметры, как рождаемость, смертность, средняя продолжительность жизни особи, скорость роста популяции и ее размеры, нередко являя
ВИДОВОЙ УРОВЕНЬ
На уровне вида абиотические условия среды обитания нередко выступают как факторы, определяющие и ограничивающие географическое распространение. Кроме того, разнообразие климата, физических и хими
УРОВЕНЬ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Наше знакомство с общими закономерностями воздействия абиотических факторов было бы неполным без рассмотрения специфики проявления его на уровне экосистем. Особенности влияния экологических факто
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ФАКТОРОВ ПИТАНИЯ
Многие экологические термины можно объединить в пары, члены которых имеют противоположный смысл. Продуцент и консумент относятся к различным сторонам активности одного и того же орга
ПИЩА КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Основным способом питания растения является фотосинтез, в процессе которого под действием солнечной энергии происходит восстановление углекислого газа до углеводов (СН20):
ПИЩЕВЫЕ РЕЖИМЫ И ПИЩЕВАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ ЖИВОТНЫХ
Для обсуждения роли количества и качества питательных веществ в жизнедеятельности животных рассмотрим их пищевые режимы и пищевые специализации. Под пищевым режимом понимается своеобразие, природа
ГОМОТИПИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
Под гомотипическими реакциями понимают взаимодействия между особями одного вида. Жизнедеятельность животных и растений при совместном обитании в значительной степени зависит от численности и плот
Различные типы взаимодействий между популяциями видов А и В
Примечание. «0» — нет влияния на данный ви
ПРИНЦИП КОНКУРЕНТНОГО ИСКЛЮЧЕНИЯ. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ДИВЕРСИФИКАЦИЯ
Решающее значение в природе имеет межвидовая конкуренция, поскольку она в большей степени, чем другие гетеротипические реакции, определяет роль видов в экосистемах. Межвидовая конкуренция — это та
ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИЙ
Объектом изучения демоэкологии, или популяционной экологии, служит популяция. Ее определяют как группу организмов одного вида (внутри которой особи могут обмениваться генетической информацией), зан
ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНАЯ И ЛОГИСТИЧЕСКАЯ КРИВЫЕ РОСТА
Численность популяции определяется в основном двумя противоположными явлениями — рождаемостью и смертностью. Пусть N — численность популяции. Тогда отношение dN/dt означает мгновенну
СВОЙСТВА ПОПУЛЯЦИЙ
От чего же зависят значения коэффициентов рождаемости и смертности? От очень многих факторов, действующих на популяцию извне, а также от собственных ее свойств. Объективный показатель способности
КОЛЕБАНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИЙ
Когда популяция прекращает расти, ее плотность обнаруживает тенденцию к флуктуациям относительно верхнего асимптотического уровня роста. Такие флуктуации могут возникать либо в результате изменен
ФАКТОРЫ ДИНАМИКИ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИЙ
Известно три типа зависимости численности популяции от ее плотности (рис. 7.10). При первом типе (кривая 1) скорость роста популяции уменьшается по мере увеличения плотности. Это широко ра
КОНЦЕПЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ
Первые организмы на Земле были гетеротрофами. Они быстро исчерпали бы себя, если бы не появились автотрофы. При наличии этих групп организмов уже возможен примитивный круговорот веществ:
ПОТОК ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМЕ
Важнейшая термодинамическая характеристика экосистемы—ее способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т. е. состояние с низкой энтропией[2]. Система обладает н
ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ И ПИЩЕВЫЕ СЕТИ
Представители разных трофических уровней связаны между собой односторонне направленной передачей биомассы в пищевые цепи. При каждом переходе на следующий трофический уровень часть доступной энерг
ТРОФИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ
В результате рассеяния энергии в пищевых цепях и благодаря такому фактору, как зависимость метаболизма от размера особей, каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру, которую
ОБМЕННЫЙ И РЕЗЕРВНЫЙ ФОНДЫ
Известно, что из более 90 химических элементов, встречающихся в природе, 30-40 необходимы живым организмам. Некоторые элементы, такие как углерод, водород и азот, требуются в больших количествах, д
БЛОЧНАЯ МОДЕЛЬ КРУГОВОРОТА
Существуют различные способы изображения биогеохимических круговоротов. Выбор способа зависит от особенностей биогеохимического цикла того или иного элемента. При обсуждении круговорота кислорода
ВИДОВАЯ СТРУКТУРА БИОТИЧЕСКОГО СООБЩЕСТВА
Структура биотического сообщества слагается из нескольких показателей.
Обилие — число особей на единицу площади или объема.
Частота — отношение числа особей одного
ВНУТРЕННЯЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БИОТИЧЕСКОГО СООБЩЕСТВА
Облик биотического сообщества определяется не только разнообразием видов и другими показателями, которые отражают связи между видами, входящими в состав биотического сообщества. Функционирование со
РАЗВИТИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ
Одно из основных свойств экосистем - их динамизм. Наблюдение над полем, заброшенным на несколько лет, показывает, что его последовательно завоевывают сначала многолетние травы, затем кустарники и,
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СУКЦЕССИЯ
Автогенные изменения называют развитием экосистемы, или экологической сукцессией. При определении экологической сукцессии следует учитывать три момента:
1. Сукцессия происходит под дейст
ПЕРВИЧНАЯ И ВТОРИЧНАЯ СУКЦЕССИИ. ПОНЯТИЕ КЛИМАКСА
Экологическая сукцессия протекает через ряд этапов, при этом биотические сообщества сменяют друг друга. Замещение видов в сукцессии вызвано тем, что популяции, стремясь модифицировать окружающую с
ЭВОЛЮЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ
Вопрос о том, как эволюционируют экосистемы, очень важен, поскольку его решение — ключ к пониманию существующего разнообразия сообществ живых организмов на нашей планете, смены флор и фаун в ходе
ХОРОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ИЗУЧЕНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ
Выделение (разграничение) экосистем в природе часто оказывается далеко не простой задачей. Прежде всего, не существует единой точки зрения по поводу минимальной размерной единицы экосистемы. Нек
ПРИНЦИПЫ РАЗГРАНИЧЕНИЯ БИОГЕОЦЕНОЗОВ
При разграничении экосистем возникает проблема выбора одного из характерных признаков, которые подразделяют на физиономические, таксономические и экологические. На основе физиономических признако
ИЕРАРХИЧЕСКИЙ РЯД ЭКОСИСТЕМ
Установив минимальную размерную единицу экосистемы — биогеоценоз, можно построить иерархический ряд экосистем (рис. 13.1). Применяя термин «биогеоценоз» в этом смысле, мы сохраняем знак равенства
БИОСФЕРА
Понятие биосферы вошло в науку случайно. Более 100 лет назад, в 1875 г., австрийский геолог Эдуард Зюсс, говоря о различных оболочках земного шара, впервые упот-
ребил этот термин в по
Чистая первичная продукция больших биомов Земли
(по: Рамад, 1981)
Дополнительная
Алимов А. Ф. Введение в продукционную гидробиологию. Л., 1989.
Гиляров А. М. Популяционная экология. М., 1990. 191 с.
Лархер В. Экология растений. М., 1978. 185 с.
Леме Ж
Новости и инфо для студентов