ЗАКОНОМІРНОСТІ РОЗВИТКУ ЕКОСИСТЕМ

Сукцесія в енергетичному сенсі пов'язана з фундаментальним зрушенням потоку енергії в бік збільшення кількості енергії, спрямованої на підтримку системи. Сукцесія складається з стадій росту, стабілізації та клімаксу. Їх можна розрізняти на основі критерію продуктивності системи: на першій стадії продукція зростає до максимуму, на другий залишається постійною, на третьому зменшується до нуля в міру руйнування системи.

Відмінності між зростаючими і зрілими системами можна представити у вигляді таблиці:

Урожай

Видова різноманітність Структурний різноманітність Спеціалізація по нішах Розміри організму Життєві цикли Швидкість обміну біогенних

40

речовин між організмом

і середовищем

Тиск відбору

Внутрішній симбіоз

Збереження біогенних речовин

Стабільність

Ентропія

Інформація

високий

мало

слабо організовано широка невеликі короткі й прості висока

на швидке зростання

не розвинений

з втратами

низька

висока

мало

низький

велико

добре організовано

вузька

великі

довгі і складні низька

на регуляцію

зворотного зв'язку

розвинений

повне

висока

низька

багато

Зверніть увагу на зворотний зв'язок залежності між ентропією та інформацією, а також на те, що розвиток екосистем йде в напрямку підвищення їх стійкості, що досягається за рахунок збільшення різноманітності. Поширивши цей висновок на всю біосферу, отримуємо відповідь на питання, навіщо природі потрібні 2 млн. видів. Можна думати (так до виникнення екології і вважали), що еволюція веде до заміни одних менш складних і пристосованих видів іншими, аж до людини як вінця природи. Менш складні види, давши дорогу більш складним, стають не потрібні. Екологія зруйнувала цей зручний для людини міф. Тепер ясно, чому небезпечно, як робить сучасна людина, зменшувати різноманіття природи.

До основних законів екології відносяться також: 1) «закон мінімуму» (Лібіх) - обмежують розвиток лише ті фактори, які є в недостатній кількості; 2) «закон толерантності» - надлишок якого фактора (тепло, світло, вода) також може обмежувати розповсюдження даного виду; 3) недонаселенность і перенаселеність можуть надавати лимитирующее вплив (принцип Оллі), 4) принцип конкурентного виключення - два види, що займають одну нішу, не можуть співіснувати в одному місці необмежено довго; 5) чим більше трофічних рівнів, тим більше втрати енергії в системі; 6) розвиток екосистем в чому аналогічно розвитку окремого організму; 7) принцип гетеротрофною утилізації продуктів автотрофного метаболізму.

42

Першими екосистемами, які вивчалися за допомогою кількісних методів, були системи «хижак - жертва». Американець Лотка в 1925 році і італійський вчений В.Вольтерра в 1926 році створили математичні моделі зростання окремої популяції і динаміки популяцій, пов'язаних відносинами конкуренції і хижацтва. Дослідження систем «хижак - жертва» показало, що типовою для популяції жертв еволюцією є збільшення народжуваності, а для популяції хижаків - вдосконалення способів лову жертви.

До цікавих результатів привело вивчення системи «паразит - господар». Здавалося б, відбір має вести до зменшення шкідливості паразита для господаря, але це не так. І в цій парі йде конкурентна боротьба, в результаті якої ускладнюються і ті, й інші. Загибель одного веде до загибелі іншої, а співіснування збільшує складність всієї системи.

На вивченні еволюції системи «паразит - жертва» заснована гіпотеза, що пояснює значення підлог. Безстатеве розмноження, з точки зору теорії Дарвіна, - значно ефективніший процес. Подвійна вартість статевого розмноження (оскільки чоловічі особини не включають в створення і вирощування потомства стільки, скільки жіночі) викликала труднощі в поясненні цього феномена. Системне вивчення біологічних процесів пропонує таке пояснення: статеві відмінності дають господарям унікальні переваги, оскільки дозволяють обмінюватися частинами генетичного коду між особинами. Рекомбінація великих блоків генетичної інформації в результаті статевого розмноження дозволяє змінювати ознаки в потомстві швидше, ніж при мутаціях. Тому нащадки в цьому випадку можуть бути більш резистентними до паразитів, ніж їх

43

батьки. Паразити ж внаслідок стислості періоду відтворення і швидкого ходу еволюційних змін менше потребують наявності підлог і зазвичай безстатеві. І тут конкурентна боротьба є чинником природного відбору.

У науці Нового часу переважав редукціонізм, тобто пояснення функціонування вищих структурних рівнів за допомогою нижчих. Розвиток біології в XX столітті як ніби зміцнило позиції редукціонізму. Молекулярна біологія з'ясувала, що все різноманіття форм життя і життєвих процесів, повадок та інстинктів залежить від особливостей чергування 4-х нуклеотидів в ланцюжку ДНК.

З іншого боку, екологія показала наявність системних закономірностей. «Вся сукупність сучасних біохімічних даних показує, що окремі, індивідуальні реакції, які у живих тілах, порівняно прості і одноманітні. Це добре відомі і легко відтворювані в пробірці і колбі хіміка реакції окислення, відновлення, гідролізу ... Ні в одній з них немає нічого специфічно життєвого. Специфічним для живих тіл є те, що в них ці окремі реакції певним чином організовані в часі, поєднуються в єдину цілісну систему, на зразок того, як окремі звуки поєднуються в яке-небудь музичний твір, наприклад симфонію. Варто тільки порушити послідовність звуків - вийде дисгармонія, хаос. Аналогічним чином і для організації живих тіл важливо те, що в них ці окремі реакції протікають не бува, не хаотично, а в строго визначеному гармонійному порядку ... весь цей порядок закономірно обумовлює самозбереження і самовідтворення всієї життєвої

44

системи в цілому в даних умовах зовнішнього середовища, у вражаючому відповідності з цими умовами »9.

Необхідність системного підходу в дослідженні живого на противагу редукционизму добре викладена в словах Мефістофеля з «Фауста» Гете, звернених до його учня:

«Іль ось: живий предмет бажаючи вивчити,

Щоб ясне про нього познанье отримати, -

Вчений перш душу виганяє,

Потім предмет на частини розчленовує

І бачить їх, та шкода: духовна їх зв'язок

Тим часом зникла, понеслася! »

(Гете І.В. Собр. соч . М, 1947. Т. 5. С. 119)

Інформація, релевантна "ЗАКОНОМІРНОСТІ РОЗВИТКУ ЕКОСИСТЕМ"

1. Запитання і завдання
   закономірностям енергія розсіюється і передається в ланцюгах харчування? Чому «енергетична ціна» тваринної їжі істотно вище «енергетичної ціни» рослинної їжі? 8. Що називається продуктивністю і біомасою екосистем? Як пов'язані ці показники з впливом екосистем на середу? 9. Назвіть найбільш продуктивні екосистеми суші і океану (плівки життя і згущення життя). 10. Що
   
2. Запитання і завдання для самоконтролю
   закономірності в дидактиці. 2. Назвіть найважливіші закономірності навчання. 3. Що означає термін "принципи навчання"? У чому їх зв'язок із закономірностями навчання? 207 4. Дайте коротку характеристику принципів навчання і різних підходів класифікації закономірностей і принципів у навчальних посібниках з педагогіки. 5 Вкажіть, у чому полягає значення знання закономірностей і принципів
   
3. Тема Основи сінекологіі (екології спільнот і екосистем)
   екосистем)
   
4. V . Популяційний РІВЕНЬ життя
   закономірностей функціонування, важливих для існування виду і в цілому екосистем різного рангу. На рівні популяцій відбуваються основні адаптації, природний добір і еволюційні процеси. Різноманітність популяцій всередині виду різко збільшує його пристосувальні можливості, освоєння середовища і, в кінцевому рахунку, можливості виживання. Проявляючи турботу про збереження виду, людина повинна
   
5. § 33. Фактори, що обмежують біологічну продуктивність ЕКОСИСТЕМ
   екосистем - основа життя біосфери і людини як її частини. Вона залежить від ресурсів грунту (її забезпеченості поживними елементами і вологою), атмосфери, сонячного світла і тепла. Кожен з цих факторів (ресурсів або умов) незамінний: за відсутності світла або діоксиду вуглецю в атмосфері не можна підвищити продуктивність екосистеми високими дозами добрив або рясним поливом. При низькій
   
6. (дод.) § 41. Хемотрофних ЕКОСИСТЕМИ ОАЗ рифтової ЗОН ОКЕАНУ
   екосистеми підземних нафтових вод, в яких бактерії-продуценти окислюють сірку, залізо, аміак та ін Однак самими дивними є екосистеми глибоководних геотермальних оазисів рифтових зон (місць розломів плит літосфери) океану. Ці «оазиси» були відкриті тільки в кінці 70-х рр.. в зоні підводного хребта Тихого океану, де з ущелин гірської породи виділяються гарячі води, насичені
   
7. ВИСНОВОК
   екосистемах головну роль в управлінні їх складом і функцією грає людина. Їх приклади: сільськогосподарські землі, території міст і т.д. Повністю природних екосистем сьогодні вже немає, так як вплив людини простягається не тільки на степи і луки, де він пасе худобу, а й на віддалені від його поселень ділянки океану або захмарні льодовики гірських екосистем. Через атмосферу
   
8. МІСЬКІ ЕКОСИСТЕМИ
   розвинених країнах, як Японія, в містах живе до 80%
   
9. Загальні закономірності сукцесснонного процесу.
   Закономірності протікання процесу. 1. На початкових стадіях видове різноманіття незначно, продуктивність і біомаса малі. У міру розвитку сукцесії ці показники зростають. 2. З розвитком сукцесснонного ряду збільшуються взаємозв'язку між організмами. Особливо зростає кількість і роль симбіотичних відносин. Повніше освоюється місце існування, ускладнюються ланцюги та мережі живлення.
   
10. 1.2. Структура загальної екології
    закономірності їх дії на організми (факторіальна екологія); екологія на рівні взаємини окремих організмів і середовища (екологія організмів, або аутекологія); еколо 16 Таблиця 1 Структура «Загальної екології» Розділи екології № зміст факторіальна екологія Вчення про фактори середовища і закономірності їх дії на організми Екологія організмів, або аутекологія Взаємодія