Екологічний баланс - біологія

Молекулярний компас для вирівнювання клітин

Від чого листя старіє восени

Демократичність грифа-цесарки

Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах

| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво

Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав

| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво

Ячмінь Пангеном: Віха на шляху до склозаводу

Подовжене життя при зменшенні споживання їжі

Без тваринного методу передбачається токсичність наночастинок

Міграція клітин: нещодавно виявлена функція відомого білка

Екологічний баланс

Екосистема знаходиться в екологічний баланс, якщо його стан не змінюється без зовнішніх порушень. Термін екологічна рівновага став проблематичним як технічний термін і більше не використовується у значенні, яке воно отримало при визначенні та введенні. Сьогодні цей термін в основному використовується поза наукою і майже завжди із засудливими конотаціями [1] [2] .

Теоретичний опис рівноваги систем

При математичному описі можливих точок рівноваги вони можуть бути стабільними або нестійкими. Нестабільна точка рівноваги сама по собі постійна, але з найменшим порушенням змінюється на іншу (у графічному зображенні вона буде балансувати на вершині «гори потенціалу»). "Екологічний баланс" зазвичай стосується лише стабільних точок рівноваги (вони відповідають "потенційному кориту").

Пояснення сучасної динамічної концепції

Пояснення теорії систем

Підходи до дослідження рівноваги походять із двох додаткових джерел:

Якщо хтось намагається побудувати прості моделі взаємодіючих видів, які повинні представляти природні умови, щоб вирішити проблему стабільності, то спостерігається наступне:

Спостереження за природними екосистемами дали численні вказівки на те, що згадані тут модельні концепції можуть застосовуватися до природних систем. Зокрема, системи з множинними рівновагами вже були продемонстровані безпосередньо в природі. [5] [6]. Це активна сфера екологічних досліджень, над якою постійно публікується більше робіт.

Те, що називається екологічною рівновагою, характеризується тим, що розвиток системи сам по собі не виводить з нерухомої точки чи орбіти. У цих випадках сукупність точок у просторі станів називається інваріантною.

Якість, яка належить до деяких рівноваг, - це стабільність. Існують різні типи стійкості екологічних систем. Наприклад, корисною є наступна класифікація, яка базується на складі «видової структури»: [7]

стабільність один призначається екосистемі, видова структура якої залишається по суті незмінною у разі зовнішніх збурень.
Циклічність гарантує, що коливання у видовій структурі, спричинені регулярними змінами умов навколишнього середовища, повністю та швидко проходять.
еластичність існує, навіть якщо типові для цього місця катастрофічні стресові ситуації можуть бути компенсовані.
Стійкість - це здатність повертатися до початкового стану після значного зміщення виду через ряд інших екосистем (сукцесія).

Однак зосередження уваги на конкретних формах часової незмінності видів, що трапляються, не є обов'язковим для визначення стійкості. Також можуть бути використані функціональні параметри екосистеми (наприклад, чисте первинне виробництво, енергообіг).

Приклади сучасної концепції

Раніше, статична ідея "Про гармонію, порядок і рівновагу" в екосистемах зараз вважається застарілою. [8] На прикладі багатоярусної галявини на середньому (мезотрофному) ґрунті це екосистема, що перебуває під впливом людини, яку можна описати як циклічно стабільну. Циклічне порушення - це косіння, яке на короткий час втручається в систему, але за допомогою регулярних втручань створює довготривалий стабільний стан. Як тільки вирощуванням зараз нехтують - тобто більше не виконують скошування, багаторічники поширюються і нарешті відбувається покрив куща. Ця послідовність остаточно закінчується в лісі. Тож відбувається зміна іншої екосистеми, яка може бути такою ж стабільною.

Під час переходу біоценоз не балансує. Поняття стабільності в даний час не має значущого застосування. Однак це не означає автоматично, що запаси в дисбалансі автоматично "менш цінні". [9] Тут слід зазначити, серед іншого, що розуміння "цінності" системних станів не може бути виведене виключно з наукових даних (див. Нижче).

На відміну від статичної концепції екологічної рівноваги, певні порушення можуть навіть посилити стійкість екосистеми, завдяки чому можна адаптувати екосистеми. [10] Наприклад, регулярне, цілеспрямоване розміщення менших, просторово обмежених пожеж у підлісках певних лісових екосистем має запобігти довгостроковій, неконтрольованій лісовій пожежі, яка також впливає на область крони. Прикладом нестійкої системи може бути надмірно удобрене озеро, яке може "перекинутися" спекотним літом. В результаті в такому політрофічному озері може утворюватися перетравлений мул і постійне недопостачання кисню, що зазвичай призводить до різкого зниження біорізноманіття. Порушення переборює здатність озера самоорганізуватися в тому сенсі, що повернення до попереднього стану відбувається лише дуже повільно.

Проміжок часу, стан посилання, посилання на розташування

Залежно від критерію (дні, роки, століття, геологічні епохи) існують різні результати щодо того, що можна вважати “стабільним” чи “в рівновазі”. Довготривала рівновага так званого кульмінаційного суспільства, пов’язана з більшою територією, може бути сформована різною циклічною динамікою в менших масштабах. Це показують останні дослідження розвитку первісних лісів на основі так званої концепції мозаїчного циклу. Знищення місцевих популяцій є природним процесом, особливо для видів, які колонізують піонерські місця, як і відновлення на інших місцях (наприклад, кільчасті плодоносні плоди). Питання стабільності чи рівноваги популяції також залежить від того, який просторовий орієнтир обраний.

Деякі екосистеми потребують століть, щоб досягти стабільного стану; тут екологічний баланс часто не завжди може бути змістовно визначений, навіть згідно динамічного погляду. Це пояснюється тим, що відповідні впливи навколишнього середовища змінюються швидше (і непередбачувано), ніж може реагувати екосистема. Прикладом є лісові екосистеми помірного поясу. Їм потрібно багато століть, щоб "повернутися" до початкового стану після сильного порушення. Однак навіть без впливу людини кліматичні зміни можна очікувати в такі періоди, які є досить сильними, щоб змінити напрямок сукцесії (пор. Маленький льодовиковий період). Вимога “не порушеної динаміки системи” є в основному вигаданим визначенням, яке не може бути виконане емпіричним шляхом.

Розгляд антропогенного впливу

Суперечливо, чи слід і в якій мірі вплив людини на екосистеми розглядати як порушення. [11] [12]

Оцінка та застосування в охороні природи

Такі терміни, як „стабільність” або „баланс”, часто містять нормативне значення: багато людей сприймають дисбаланс як більш загрозливий, ніж „гармонійний” баланс. Говорячи про “порушення” екологічної рівноваги, зазвичай неявно мається на увазі, що втручання необхідне для відновлення балансу. [12] [13]

У науковій дискусії про бажані властивості стабільності або бажану динаміку екосистем аргумент "екологічний баланс" більше не використовується. Якщо нещодавно прийнятий стан системи є менш продуктивним або має нижчий рівень біорізноманіття, це може бути менш бажаним з суб'єктивної точки зору. Дотепер питаннями охорони природи та видів досі часто було збереження певного стану: певне рослинне співтовариство або види тварин слід зберігати - по можливості в тому самому місці та в подібній кількості. Однак останнім часом все частіше спостерігаються тенденції, які відходять від такої більш консервативної концепції охорони природи. З одного боку, це може полягати у прийнятті змін як частини природних процесів шляхом захисту процесів. [14] З іншого боку, підхід до збереження ландшафту з цільовим управлінням біотопами може активно здійснювати захист біорізноманіття та естетичних та культурно-історичних особливостей ландшафту. [15]

Каталогізація рослинності за ієрархічними одиницями (соціологія рослин [16]), яка поширювалась на початку 19 століття, особливо в Центральній Європі, напевно, посилила мислення в статичних категоріях. Ці одиниці, які сьогодні в основному вважаються гідними охорони (наприклад, Genisto pilosae-Callunetum = вересовий гірський хребет), були типовими елементами ландшафту на той час, але базувались на частково нестійкому способі використання (у прикладі вересові вереси є замінниками товариств для надмірно використовуваних дубових лісових товариств), тоді як сьогоднішній ландшафт формується іншими рослинними спільнотами, оскільки (сільськогосподарське) використання значно змінилося порівняно із 100 роками тому.
Якщо вид тварини поширюється, оскільки умови життя для нього покращилися, і якщо це поширення відбувається (також) за рахунок інших цільових видів охорони природи, захисту видів та/або полювання, швидко виникає вимога припинити або зупинити поширення з метою збереження екологічної рівноваги слід змінити.

В обох випадках при детальному розгляді не відразу стає зрозумілим, чому попередня або поточна ситуація повинна представляти оптимальний стан "екологічного балансу", який слід зберегти.

Беззель [17] бере за приклад високий ліс, який виконує певні функції як захисний ліс або деревний ресурс або формує ландшафт: "Занадто багато копитної дичини заважає лісу, який відповідає цій вимозі. Не хочеться чекати, поки олені, козулі або серни знищать власне середовище існування через надмірну експлуатацію нащадків, так що вони змушені зникнути через брак ресурсів, і тоді ліс отримає свій шанс у тривалому циклі, що охоплює тривалі періоди. Чи точно такий намір, який часто зводиться до зупинки певної стадії розвитку (сукцесії), правильно описується як "біологічна рівновага", є категорично сумнівом. "Постійні взаємозв'язки або структури" були б найбільш доречним виразом ".

Аргумент "екологічної рівноваги", отже, непридатний для збереження певних спільнот або певного стану біорізноманіття, навіть якби це була концепція, яка в основному може бути підкреслена емпірично та нормативно. [12] Для багатьох цільових видів природоохоронних заходів поширені заходи, що представляють собою порушення природних процесів сукцесії, а отже, також порушення природного "стану рівноваги" (наприклад, для піонерських видів, які потребують ранніх або середніх стадій сукцесії як середовище існування). як жаба наттерджек, жаворонок та вбивця з червоною спиною).