Принципы устойчивости экосистем.

Все компоненты экосистем находятся во взаимосвязи друг с другом, образуя круговорот химических элементов.

Обмен веществом между организмами можно рассматривать как процесс передачи энергии и информации. Таким образом, в любой экосистеме, где существуют трофические цепи, существуют каналы передачи информации.

Сбалансированность биологического круговорота и устойчивость экосистем с точки зрения кибернетики обеспечивается механизмом обратной связи.

Рассмотрим некоторый объект управления.

ОУ

ОС

Ос- обратная связь

-вектор управления

На этот объект воздействуют:

1. Вектор управляющих воздействий (эти параметры можно изменить)

2. Вектор возмущающих параметров (на кой мы влиять не можем)

На выходе имеем - вектор выходных параметров.

Общая задача: найти Y как функцию от X и Z. y=f(x,z)

Принцип обратной связи заключается в следующем: некоторый управляющий компонент системы получает информацию с выхода управляемой системы и использует эту информацию для коррекции процесса управления.

Обратная связь бывает отрицательной, в этом случае она стабилизирует систему, возвращая в состояние равновесия, и положительной, в этом случае она раскачивает систему, выводя из состояния равновесия. Простой пример – термостат.

Рассмотрим экологическую систему, состоящую из популяции хищника и популяция жертвы.

Допустим, численность популяции жертвы возросла. В итоге для хищника становится больше пищи и численность его популяции с некоторым запаздыванием также начинает расти.

Рост числа хищников приводит к тому, что жертв поедается все больше и больше.

Численность популяции жертвы падает, а затем опять с некоторым запаздыванием падает и численность популяции хищника и отрицательная обратная связь возвращают систему в исходное стабильное состояние.

При некоторых условиях, обратная связь, т.е. передача информации, может нарушаться.

Например, если возникнет эпидемия или в системе появится новый хищник. На языке кибернетики говорят, что в каналах обратной связи появились помехи.

Роль помех могут играть и абиотические факторы. Воздействие естественных помех на популяцию носит случайный статистический характер. Особи, для которых помехи оказались непреодолимы погибнут, а более стойкие выживут.

Таким образом, естественные помехи являются положительным фактором, фактором естественного отбора.

Кибернетический подход позволяет объяснить причины биологического равновесия экосистем и определить условия, при которых это равновесие соблюдается.

Каждая система обладает определённым запасом информации, под которым понимается мера организованности экосистем.

Каждая система при обмене веществом и энергией с окружающей средой, получает из нее информацию, причем эта информация стремится вывести эту систему из равновесия. Накопленная же система информации способна компенсировать нарушение структуры и возвратить систему в стабильное состояние

Таким образом, экологические системы тем стабильнее во времени и пространстве, чем они сложнее.

Но чем сложнее система, чем больше в ней перекрещивающихся трофических и энергетических цепей и больше запас информации, таким образом стабильность сообщества определяется числом связей между видами в трофической пирамиде.

Человек постоянно вмешивается в процессы, происходящие в экосистемах, влияя как на отдельные звенья, так и на всю экосистему в целом.

Чаще всего, это не приводит к гибели всей экосистемы, но отдельные звенья могут разрушаться, а система – упрощаться, при этом запас ее стабильности падает.

Гомеостатическое плато – это область пространства экологических параметров, в пределах которой механизмы отрицательной обратной связи способны, не смотря на стрессовое воздействие, сохранить устойчивость системы хотя бы и в изменённом виде.

Человек вносит в механизм обратной связи направленные помехи. В отличие от естественных помех, антропогенные не служат естественному отбору, т.к. организмы чаще всего не успевают к ним приспособиться.

Л5Промышленная экология. Научно-технический прогресс и экологические проблемы.

Ещё в начале века Вернадский отметил, что деятельность человека стала сравнима с геологическими преобразованиями. В настоящее время человек использует более 60% суши и более 15% речных вод. Ежегодно человек добывает около 100 миллиардов тонн руды. В своей деятельности человек использует более 500 тысяч различных химических соединений. Из них более 40 тысяч вредны для человека, более 15 тысяч просто токсичны.

Воздействие человека на биосферу сводится к четырём главным формам:

1) Изменение структуры земной поверхности (строительство водохранилищ, осушение болот и т.д.).

2) Изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагающих её веществ (изъятие полезных ископаемых, выброс различных загрязнений и т.д.).

3) Изменение энергетического, в частности, теплового баланса отдельных регионов земного шара и биосферы в целом.(парниковый эффект, нарушение озонового экрана)

4) Изменения, вносимые в совокупность живых организмов (создание генетически измененных растений)

Дата добавления: 2015-10-26