поняття стійкості
Стійкість - це здатність екосистеми безперервно підтримувати певний кругообіг речовин і зберігати в основних рисах свою структуру, характер зв'язків між елементами і їх функціонування в межах природного коливання параметрів. Стійкість проявляється важливими для екосистеми ознаками - самопідтримки і саморегулюванням. Самопідтримки - це процес, в ході якого екосистема досить довго зберігає свою стійкість. Воно проявляється в системах, що володіють високим рівнем складності, з великою кількістю елементів, зв'язку між якими стійко підтримують круговорот речовин. Саморегуляція - це властивість екосистеми в процесі функціонування зберігати на певному рівні своє типове стан, режим, характеристики зв'язків між компонентами.
Здатність екосистеми до самопідтримки і саморегулювання, в результаті чого зберігається її стійкість і стабільність, називається гомеостазом або динамічною рівновагою системи.
Будь-яка природна екосистема, що склалася історично, зберігається у відносно незмінному вигляді досить тривалий час. В цьому проявляється її стійкість. При цьому стійкість має деякий ступінь толерантності (витривалості), що дозволяє екосистемі самосохраняться при невеликих змінах, що відбуваються в навколишньому середовищі і самої екосистемі. За стійкістю екосистеми поділяються на два типи: резистентні, тобто здатні зберігатися в стійкому стані під навантаженням, і пружні, здатні швидко відновлюватися, якщо з якихось причин були порушені.
Механізми стійкості біосфери
Стійкість - це здатність біосфери зберігати в основних рисах свою структуру і характер зв'язків між елементами системи, незважаючи на зовнішні впливи. Умови, що забезпечують такий стан системи, називають механізмом стійкості. Назвемо основні механізми стійкості біосфери.
1. Одним з механізмів стійкості біосфери є незмінне положення Землі в космосі протягом тривалого проміжку часу (не менше 4 млрд років), що визначає постійність надходження сонячної енергії (сонячна постійна). Сонячна постійна визначає, в свою чергу, земні константи живої речовини: масу (близько 1013 т), запасені в хімічних зв'язках енергію (близько 1018 ккал), середній хімічний склад біогенних елементів (кисню, водню, вуглецю, азоту).
2. Найбільш важливим для збереження стійкості біосфери є циклічність її функціонування (від грец. Kyklos - «кругообіг») - тобто багаторазове використання біогенних речовин, яке лежить в основі біологічного кругообігу. Водень, кисень, вуглець, азот, фосфор і інші біогенні елементи здійснюють в екосистемі постійні і багаторазові міграції між тілами живих організмів і фізичним середовищем.
Циклічне використання обмежених за запасами речовин робить їх практично невичерпними. На цьому заснована нескінченність життя екосистеми і її стійке існування, інакше вона дуже швидко зникла б, витративши всі доступні ресурси.
3. Стійкість біосфери обумовлена також проявом геохимической функції живої речовини, яка реалізується через харчування, дихання, розмноження і смерть організмів. Участь живої речовини в біологічному кругообігу, збалансоване рівновагу кількості отримання ресурсів (органічних речовин, мінерального живлення та сонячної енергії) і їх витрачання - одне з важливих умов підтримки стійкості екосистеми.
Якщо уявити, що рослини утворюють значну кількість рослинної біомаси, а фітофагів немає або їх так мало, що вони не встигають споживати все те, що роблять зелені продуценти, то екосистеми буде стійкою і незабаром деградує, так як в ній, з одного боку, буде накопичуватися невитрачена рослинна біомаса (така подія відбулася в біосфері 345 млн років тому, в кам'яновугільний період), а з іншого - почнеться виснаження мінеральних ресурсів, доступних рослині для його харчування, оскільки не буде повернення віщо ств в неживу (абиотическую) середу. Того й іншого зараз не відбувається, так як на Землі існують різноманітні біогеоценози з різним видовим складом.
Поряд з утворенням органічних речовин і акумуляцією енергії в круговороті, тобто постійним припливом речовин і необхідної енергії, стійкість екосистеми забезпечує постійно йде відтік (вихід) з екосистеми перетвореної енергії і надлишкових продуктів обміну, руйнування складних органічних сполук і їх перетворення в прості мінеральні речовини ( воду, вуглекислий газ, аміак, різні солі та ін.). Щоб біосфера могла існувати, процеси створення і руйнування органічних речовин в ній повинні постійно підтримуватися в рівноважному стані.
Наприклад, відомо, що в результаті життєдіяльності організмів великі кількості вуглецю поглинаються з атмосфери і накопичуються в біосфері в формі покладів карбонатних порід (вапняків, доломітів), вугілля та інших горючих копалин. У той же час великі кількості вуглекислого газу і частково вуглеводні знову повертаються в атмосферу в ході вулканічних і магматичних процесів. Тому порушення балансу вуглецю в біосфері не спостерігається.
4. Численні дослідження по виявленню закономірностей існування екосистеми показали, що в підтримці стійкості системи особливо велике значення мають надмірність інформації і зворотний зв'язок (петля управління). Надмірність інформації в біосфері як глобальній екосистемі свідчить про деяке зрушення в бік або творення, або руйнування її показників. Те й інше порушує стійкість екосистеми. За допомогою зворотного зв'язку система здійснює управління багатьма процесами, що відбуваються в ній.
5. У біологічному кругообігу між живою і неживою частинами екосистеми здійснюється спрямований потік енергії і хімічних речовин (міграція атомів). Цей процес відбувається не в самій біосфері, а в її конкретних компонентах - біогеоценозах. Всі біогеоценози, наявні в біосфері, пов'язані постійним обміном речовин між собою і з навколишнім середовищем. Взаємодія між биогеоценозами як структурними компонентами біосфери сприяє підтримці її стійкості. Воно здійснюється за рахунок переміщення і різноманітного функціонування живого, а також злиття геохімічних кругообігів окремих біогеоценозів, в результаті чого зберігається один загальний біологічний круговорот речовин і потік енергії.
6. Як умова збереження стійкості екосистеми велике значення має її складність. Чим складнішою є її структура і чим вище ступінь впорядкованості, тим більш стійкою вона виявляється. Стійкість глобальної екосистеми знаходиться в прямій залежності від того, наскільки велика кількість компонентів, здатних підтримати її функціонування. Тому від різноманіття природних комплексів живих організмів (біогеоценозів), що поширилися по всій поверхні Землі ( «розтікання» життя), залежить стійкість біосфери.
Функціональна розмаїтість компонентів екосистеми, тобто її складність, забезпечує її стійкість і стабільність.
Для стійкого існування біосфери необхідні збалансовані відносини між різними биогеоценозами, що забезпечують різноманітне споживання і повернення мінеральних ресурсів в абиотическую середу. У разі випадання з системи будь-яких природних спільнот або заміни їх якісно іншими (наприклад, в наш час - агроценозами), динамічна рівновага в біосфері може порушитися.
Сталий стан екосистеми «біосфера» забезпечується колосальним різноманітністю природних екосистем, біологічних видів та інших структурних форм живої речовини.
7. Антропогенний вплив також впливає на стійкість біосфери. З вини людини багато біогеоценози і водні екосистеми зараз втрачають стійкість, так як його тривалість придбала руйнує, деградуючих природу характер. Слід сподіватися, що, спираючись на свій розум, знання законів природи, людина зможе підтримати стійкість біосфери як глобальної екосистеми.