Экосистемы, подобно входящим в их состав популяциям и организмам, способны к самоподдержанию и саморегулированию. Таким образом, кибернетика (от греч. кибернетес — лоцман или правитель), наука об управлении, имеет важное приложение в экологии, особенно в связи с тем, что человек все сильнее нарушает природные механизмы контроля или пытается заменять естественные механизмы искусственными. Гомеостаз (от греч. гомео — тот же, стасис — состояние)—термин, применяемый обычно для обозначения способности биологических систем противостоять изменениям и сохранять состояние равновесия.[ ...]
А. Простая система регуляции, аналогичная термостату, где тепловая обратная связь используется для поддержания температуры. Б. Представление о гомеостатическом плато, в пределах которого с помощью о+рицательиой обратной связи поддерживается относительное постоянство вопреки условиям, вызывающим отклонения. За пределами гомеостаза положительная обратная связь нарушает работу системы (Хардин, 1963). В. Взаимодействие положительной (+) и отрицательной (—) обратных связей в системе хищник — жертва. Для приобретения системой стабильности требуется известный период эволюционного приспособления. Недавно возникшие пары хищник — жертва обычно обнаруживают резкие колебания численности (см. фиг. 104).[ ...]
О существовании гомеостатических механизмов на разных уровнях биологической организации уже говорилось в предыдущей главе. Гомеостаз на уровне организма — популярная концепция в физиологии; она была изложена, в частности, Уолтером Кенноном (1932) в небольшой общедоступной книжке «Мудрость тела». Мы знаем, что равновесие между организмами и средой может поддерживаться также с помощью факторов, которые противостоят изменениям системы в целом.[ ...]
Об этом «равновесии природы» много писалось, но лишь в последнее время, с появлением подходящих методов измерения интенсивности различных аспектов функционирования экосистем в целом мы начали понимать механизмы этого явления.[ ...]
Как в турбидостате, описанном в подписи к фиг. 8, некоторые популяции регулируют свою плотность автоматически, с помощью поведенческих механизмов, которые обусловливают снижение или повышение интенсивности размножения (исполнительный элемент) и таким образом поддерживают размер популяции (управляемая величина) в заданных пределах. Другие популяции, по-видимому, неспособны к самоограничению и контролируются внешними факторами (одним из таких факторов может быть человек, но об этом далее). Как мы уже говорили, ¡механизмы управления, действующие на уровне экосистемы, включают механизмы регулирования запасания и высвобождения питательных веществ, продуцирования и разложения органических соединений. Взаимодействие круговоротов веществ и потоков энергии в больших экосистемах создает самокорректирующийся гомеостаз, для поддержания которого не требуется внешнего управлений (подробнее об этом см. в гл. 3 и 4). Уже упоминалась возможная роль «эктокринных» веществ для координации элементов экосистем. В последующих разделах и главах мы будем неоднократно говорить о подобных механизмах и приводить данные, свидетельствующие о том, что целое часто бывает менее изменчиво, чем его части.[ ...]
Важно отметить, что, как показано на фиг. 13, Б, действие гомеостатических механизмов имеет предел, по достижении которого усиливающиеся положительные обратные связи приводят к гибели системы. Заметим также, что «гомеостатическое -плато» мы представили в виде ряда уровней, или ступеней. По мере нарастания стресса система, хотя и продолжает осуществлять управление, может оказаться неспособной к возвращению на тот же уровень, что и раньше. Мы описали, как С02, поступающая в атмосферу от «индустриальных вулканов», созданных человеком, неполностью поглощается карбонатной системой моря и как по мере увеличения притока С02 устанавливаются новые равновесия! на несколько более высоком уровне. В этом случае даже небольшое нарушение может иметь далеко идущие последствия. Мы покажем далее, что подлинно надежный гомеостатический контроль устанавливается только после периода эволюционного приспособления. Новые экосистемы (например, системы, создаваемые современным сельским хозяйством) или недавно сложившиеся комплексы паразитов и хозяев обычно-подвержены более резким колебаниям и менее способны противостоять внешним возмущениям по сравнению со зрелыми системами, компоненты которых имели возможность приспособиться друг к другу.[ ...]
Подведем итоги. Экосистема — центральный объект и главное понятие экологии. Два подхода к ее изучению — холистический и мерис-тический (синтетический и аналитический) —должны быть объединены и претворены в программу действий, если человек хочет пережить современный кризис окружающей среды, созданный им самим. Человек именно как геологический фактор, а не как представитель животного мира находится под сильным воздействием положительной обратной связи, которой поэтому должна быть противопоставлена отрицательная обратная связь. Природа с нашей разумной помощью может справиться с удовлетворением разнообразных нужд человека и с переработкой отбросов производства, но она не имеет гомеостатических механизмов, которые позволили бы справиться с последействиями применения бульдозеров и цемента, с агропромышленным загрязнением воздуха, воды и почвы, которое трудно ограничивать, пока вне контроля остается само человечество2.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Элементы кибернетики. |
 |
Аналогичные главы в дргуих документах:
| См. далее:Гомеостаз экосистемы |
| См. далее:Гомеостаз экосистемы |
| См. далее:Гомеостаз экосистемы |
| См. далее:Гомеостаз экосистемы |