что такое равновесное состояние экосистемы

РАВНОВЕСИЕ ЭКОСИСТЕМ

Равновесие – это состояние экосистемы при котором состав и продуктивность её биотической части (биоценоза) в каждый момент времени наиболее полно соответствует абиотическим условиям – почве и климату; и этот баланс обеспечивает длительное стабильное существование данного природного комплекса.

Для состояния равновесия характерны, прежде всего, такие признаки:

А) Постоянство видового состава биоценоза. Т.е. здесь имеется хорошо сбалансированный набор видов животных, растений, микроорганизмов. Трофические связи устойчивы, экологические нишы плотно заполнены. созданная в таком биогеоценозе среда настолько специфична, что ограничивает вселение в сообщество новых видов; и в силу этого коренные сообщества могут оставаться стабильными на протяжении значительного количества лет.

Б) Постоянство циклов питательных элементов. Весь углерод и азот, усвоенный экосистемой из атмосферы, в результате деятельности редуцентов возвращается в неё. Все элементы минерального питания (P, K, Ca и т.д.) после разложения мёртвого органического вещества возвращаются в почвенный раствор для повторного использования корнями растений. Если часть органического вещества переходит в детрит, то скорость его накопления соответствует скорости разложения его редуцентами. Т.е. все усвоенные биотой вещества возвращаются в среду.

Можно представить себе различные типы равновесия. Первый из них характерен для замкнутого сообщества: сюда не поступает никакая дополнительная продукция, а собственная продукция сообщества целиком остаётся внутри его. Равновесие здесь означает, что вся валовая продукция автотрофов соответствует затратам, идущим на обеспечение жизнедеятельности составляющих данный биоценоз организмов. Назовём это «общим дыханием». Такое сообщество подобно заводу, в котором затраты на производство в точности равны получаемой прибыли. Процесс продуцирования уравновешивается процессами «общего дыхания». Второй тип равновесия характерен для некоторых экосистем «текучей воды», органическое вещество в которых возникает не только в результате функционирования автотрофов, но и в результате притока извне. Равновесие здесь означает, что «общее дыхание» равно валовой продукции самого сообщества дополненной поступлением органического вещества извне. Для некоторых экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается в основном за счёт притока такого же количества вещества извне; тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоёмы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. В с/х агроэкосистемах (третий тип равновесия), наоборот имеет место постоянное изъятие части продукции, как уже говорилось. Поэтому в таких экосистемах равновесие достигается лишь тогда, когда «общее дыхание» обеспечивается той величиной продукции, которая должна будет остаться в системе после выноса её части Человеком (урожая). Это принцип о невозможности полного изъятия продукции из системы, если нет дополнительных возмещающих поставок ресурсов извне.

При всём при этом надо сказать, что в реальности ни одна, даже самая крупная экосистема Земли, не имеет полностью замкнутого круговорота веществ. Те экосистемы, которые имеют более или менее полный круговорот веществ, всё равно автономны на самом деле лишь относительно (леса, луга, озёра и т.п.). Материки обмениваются веществом с океаном, литосферой (при участии в этих процессах атмосферы); а вся наша планета часть материи и энергии получает из космоса, а часть отдаёт в космос.

Если «общее дыхание» меньше валовой первичной продукции, в экосистеме будет происходить накопление органического вещества. Если больше – его исчезновение. И то и другое будет приводить к изменению сообщества. При избытке ресурса всегда найдутся виды, которые его смогут освоить. При недостатке ресурса – часть видов вымрет. Т.е. экосистема снова вернётся в равновесное состояние, но уже другое – новое. Таким образом, главной особенностью экологического равновесия является его подвижность. Такие изменения и составляют сущность, так называемой, экологической сукцессии – последовательной смены одного сообщества другим. Главная особенность этого процесса состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении к равновесному состоянию.

В) Полное рассеивание поступившей в экосистему энергии. Вся энергия, усвоенная экосистемой, после прохождения её по трофическим цепям рассеивается в виде тепла и «сжигается» организмами в процессе жизнедеятельности и работы. Экосистема поддерживает равновесие за счёт того, что в неё постоянно поступает новая солнечная или химическая энергия.

Экологическое равновесие в экосистемах поддерживается сложными механизмами взаимоотношений между живыми организмами и условиями среды; между особями одного вида и особями разных видов друг с другом, о которых мы уже говорили. Взаимоотношения между организмами одного трофического уровня называются горизонтальными (конкуренция), а между организмами разных трофических уровней – вертикальными (хищничество, симбиоз).

Кроме равновесности состояния любая экосистема характеризуется также степенью устойчивости, стабильности и выносливости. Устойчивость экосистемы – это способность противостоять любым внешним и внутренним возмущениям, включая антропогенные, и каждый раз возвращаться в исходное равновесное состояние. Т.е. способность каждый раз восстанавливаться. Стабильность экосистемы – способность оставаться неизменной, сохранять свою структуру и функциональные особенности, неопределённо долгое время, благодаря своим внутренним регуляторным механизмам. Если нестабильная экосистема может отклониться в ту или иную сторону в своём развитии даже без особых возмущений извне, то стабильная – всегда остаётся неизменной. Выносливость – способность переносить длительные внешние и внутренние возмущения и подстраиваться под них, сохраняя динамичное(подвижное) равновесие. Т.е. способность приспосабливаться переживать неблагоприятные условия.

История знает немало случаев, когда недальновидность человека вызывала самые серьёзные нарушения экосистем. Какими же причинами такое может быть вызвано:

а) истребление из экосистемы хищника (при этом страдают популяции жертв и ресурсы, которыми они питаются – вся трава съедается копытными);

б) включение в экосистему вида для которого нет редуцента – как следствие, накопление неразложившегося детрита (в Австралии коровы и жуки-навозники);

в) включение в экосистему видов растений, у которых здесь нет фитофагов – как следствие – чрезмерное размножение и подавление местных видов (в Австралии пунция и бабочка-огнёвка);

г) подобные следствия имеет и противоположное воздействие – уничтожение в экосистеме фитофага;

д) занесение нового паразита – как следствие – уничтожение популяций хозяев (в Австралии – вирус «коровьей чумы»);

е) внесение в экосистему новых видов животных, у которых здесь нет ни конкурентов, ни хищников, ни паразитов – как следствие – чрезмерное размножение и вытеснение, угнетение или уничтожение местных видов;

ж) изменение климатических, почвенных, гидрологических условий включает за собой изменение флоры и фауны экосистемы.

Равновесие(стабильность) и разнообразие связаны очень сложными взаимозависимостями. Не всегда большое разнообразие обеспечивает биоценозу должную стабильность и устойчивость. Ведь слишком большие и сложные системы с множеством узкоспециализированных и тщательно подогнанных друг к другу элементов часто бывает легко разрушить.

В живой природе не бывает застывших, статичных процессов. Естественно, что в экосистемах постоянно происходят те или иные изменения. Они снова и снова возвращают экосистему в равновесное состояние. Как мы уже говорили, главной особенностью экологического равновесия является его подвижность – динамичность. По своей сути эти изменения экосистемы можно отнести к двум основным типам: а) обратимым циклическим (периодическим) и б) необратимым поступательным.

А) Цикличные процессы связаны с периодичностью внешних условий. Суточные ритмы смены температуры, влажности, освещённости обуславливают и соответствующую смену активности различных организмов, населяющих экосистему. Сезонные изменения в экосистемах происходят в течение года от весны до весны и затрагивают уже количественные показатели, характеризующие состояние биоценоза. Особенно ярко это проявляется в климатических зонах с контрастными условиями зимы и лета. Соотношение различных видов организмов в разное время года может значительно изменяться в зависимости от циклов размножения, сезонных кочёвок и миграций. Кроме того, ряд видов может полностью выпадать из жизни сообщества, впадая в оцепенение или спячку. У растений в зависимости от сезонов года, некоторые ярусы могут полностью отсутствовать (травы однолетние зимой). Многолетняя периодическая изменчивость зависит в первую очередь от изменения по годам климатических показателей.

Б) Кроме отмеченных циклических изменений в экосистемах могут происходить направленные поступательные процессы, приводящие к невосстанавливаемым изменениям, необратимым последствиям. В результате этого может появиться биоценоз, качественно отличающийся от прежнего. Иногда в природе смена биоценозов происходит внезапно, в результате резких и даже катастрофических событий в среде (пожар, разлив большого количества нефти, вырубка леса, затопление или снижение уровня грунтовых вод, проход колёс техники в тундре). Это может происходить или под влиянием естественных сил, или в результате деятельности человека. При этом фактор, вызывающий смену, никак не связан с предшествующим ходом развития экосистемы и задаёт иное направление её развитию, что может привести к нарушению биоценотических связей, экологического равновесия и даже к гибели биоценоза. Но с прекращением действия фактора на этой территории может начаться новая линия развития живого покрова, которая со временем шаг за шагом приведёт к появлению здесь нового сообщества, возможно сходного с коренным, разрушенным. Но чаще в естественной природе смена одного биоценоза другим происходит постепенно, как бы ступенчато, последовательно, параллельно с изменениями условий среды – при нарастании (или убывании) влажности или богатства почвы, при изменении климата и т.д.. В этом случае изменяется состав живых организмов, тип круговорота веществ и уровень продуктивности экосистемы. Постепенно роль одних видов убывает, а других – увеличивается, разные виды выпадают из состава экосистемы или, наоборот, пополняют его. Такое явление последовательной постепенной замены одного биогеоценоза другим получило название сукцессии. Такие изменения сообщества ведут, как правило, от менее устойчивого состояния у более устойчивому. Т.е. любой биогеоценоз стремится в своём естественном развитии к равновесию, о чём уже говорилось.

Источник

Устойчивость и смена экосистем (биогеоценозов).

Вопрос 1. Какое значение для устойчивости экосистемы имеет ее видовое разнообразие?
Разнообразие видового состава биоценозов обеспечивает реальное существование не столько цепей, сколько сетей питания, поскольку на каждом трофическом уровне находятся организмы разных видов, способные заместить друг друга в выполнении функций биотического круговорота веществ при изменении экологической ситуации. Чем разнообразнее пищевые цепи и сложнее их переплетение, тем устойчивее биоценоз. Действительно, в сложных цепях с большим видовым разнообразием экологические возможности разных видов дополняют и компенсируют друг друга. В результате даже при значительном изменении условий окружающей среды сложная система сохраняет свою целостность. Наиболее опасно (с точки зрения нарушения устойчивости) для экосистемы уменьшение биомассы продуцентов, а также повреждения на уровне таких элементов биотопа, как почва, вода, воздух.

Вопрос 2. Что такое равновесное состояние экосистемы?
Равновесное состояние экосистемы означает, что та биомасса (первичная продукция), которую синтезируют зеленые растения и другие автотрофы, в энергетическом отношении соответствует потребностям экосистемы. При уменьшении потребностей консументов и редуцентов начинается накопление органического вещества, при увеличении — расходование его. Результатом накопления является, например, отложение торфа. Перерасход ведет к снижению численности консументов, а в некоторых случаях — к радикальным экологическим изменениям (козы, завезенные на мелкие тропические острова, истребили исходную растительность и привели к превращению лесов в полупустыню).

Примером быстрой смены экосистем является зарастание озера. Сначала у берегов образуется сплавина — поверхностный слой влаголюбивых и водных растений. Затем происходит накопление торфа, постепенно заполняющего чашу водоема. В итоге озеро исчезает, сменяясь болотистым мелким лесом.
В случае смены сосняка ельником семена ели, попадающие в сосновый лес, сначала развиваются под сосновыми кронами. Затем, когда ели вырастают достаточно высокими, они начинают угнетать рост светолюбивых сосен. Ель же является растением теневыносливым и продолжает прекрасно развиваться. Со временем сосны в лесу замещаются елями; происходит смена и нижних ярусов: на место кустарничков и трав приходят мхи, устойчивые к недостатку света и повышенной влажности.
Другой пример — зарастание места, где прошел лесной пожар. В этом случае в средней полосе России в течение относительно короткого времени происходит последовательная смена основных продуцентов: травы — кустарники — лиственные деревья — хвойные деревья.

Источник

Устойчивость и смена экосистем (биогеоценозов).

Вопрос 1. Какое значение для устойчивости экосистемы имеет ее видовое разнообразие?
Разнообразие видового состава биоценозов обеспечивает реальное существование не столько цепей, сколько сетей питания, поскольку на каждом трофическом уровне находятся организмы разных видов, способные заместить друг друга в выполнении функций биотического круговорота веществ при изменении экологической ситуации. Чем разнообразнее пищевые цепи и сложнее их переплетение, тем устойчивее биоценоз. Действительно, в сложных цепях с большим видовым разнообразием экологические возможности разных видов дополняют и компенсируют друг друга. В результате даже при значительном изменении условий окружающей среды сложная система сохраняет свою целостность. Наиболее опасно (с точки зрения нарушения устойчивости) для экосистемы уменьшение биомассы продуцентов, а также повреждения на уровне таких элементов биотопа, как почва, вода, воздух.

Вопрос 2. Что такое равновесное состояние экосистемы?
Равновесное состояние экосистемы означает, что та биомасса (первичная продукция), которую синтезируют зеленые растения и другие автотрофы, в энергетическом отношении соответствует потребностям экосистемы. При уменьшении потребностей консументов и редуцентов начинается накопление органического вещества, при увеличении — расходование его. Результатом накопления является, например, отложение торфа. Перерасход ведет к снижению численности консументов, а в некоторых случаях — к радикальным экологическим изменениям (козы, завезенные на мелкие тропические острова, истребили исходную растительность и привели к превращению лесов в полупустыню).

Примером быстрой смены экосистем является зарастание озера. Сначала у берегов образуется сплавина — поверхностный слой влаголюбивых и водных растений. Затем происходит накопление торфа, постепенно заполняющего чашу водоема. В итоге озеро исчезает, сменяясь болотистым мелким лесом.
В случае смены сосняка ельником семена ели, попадающие в сосновый лес, сначала развиваются под сосновыми кронами. Затем, когда ели вырастают достаточно высокими, они начинают угнетать рост светолюбивых сосен. Ель же является растением теневыносливым и продолжает прекрасно развиваться. Со временем сосны в лесу замещаются елями; происходит смена и нижних ярусов: на место кустарничков и трав приходят мхи, устойчивые к недостатку света и повышенной влажности.
Другой пример — зарастание места, где прошел лесной пожар. В этом случае в средней полосе России в течение относительно короткого времени происходит последовательная смена основных продуцентов: травы — кустарники — лиственные деревья — хвойные деревья.

Источник

Устойчивость и смена экосистем (биогеоценозов).

Вопрос 1. Какое значение для устойчивости экосистемы имеет ее видовое разнообразие?
Разнообразие видового состава биоценозов обеспечивает реальное существование не столько цепей, сколько сетей питания, поскольку на каждом трофическом уровне находятся организмы разных видов, способные заместить друг друга в выполнении функций биотического круговорота веществ при изменении экологической ситуации. Чем разнообразнее пищевые цепи и сложнее их переплетение, тем устойчивее биоценоз. Действительно, в сложных цепях с большим видовым разнообразием экологические возможности разных видов дополняют и компенсируют друг друга. В результате даже при значительном изменении условий окружающей среды сложная система сохраняет свою целостность. Наиболее опасно (с точки зрения нарушения устойчивости) для экосистемы уменьшение биомассы продуцентов, а также повреждения на уровне таких элементов биотопа, как почва, вода, воздух.

Вопрос 2. Что такое равновесное состояние экосистемы?
Равновесное состояние экосистемы означает, что та биомасса (первичная продукция), которую синтезируют зеленые растения и другие автотрофы, в энергетическом отношении соответствует потребностям экосистемы. При уменьшении потребностей консументов и редуцентов начинается накопление органического вещества, при увеличении — расходование его. Результатом накопления является, например, отложение торфа. Перерасход ведет к снижению численности консументов, а в некоторых случаях — к радикальным экологическим изменениям (козы, завезенные на мелкие тропические острова, истребили исходную растительность и привели к превращению лесов в полупустыню).

Примером быстрой смены экосистем является зарастание озера. Сначала у берегов образуется сплавина — поверхностный слой влаголюбивых и водных растений. Затем происходит накопление торфа, постепенно заполняющего чашу водоема. В итоге озеро исчезает, сменяясь болотистым мелким лесом.
В случае смены сосняка ельником семена ели, попадающие в сосновый лес, сначала развиваются под сосновыми кронами. Затем, когда ели вырастают достаточно высокими, они начинают угнетать рост светолюбивых сосен. Ель же является растением теневыносливым и продолжает прекрасно развиваться. Со временем сосны в лесу замещаются елями; происходит смена и нижних ярусов: на место кустарничков и трав приходят мхи, устойчивые к недостатку света и повышенной влажности.
Другой пример — зарастание места, где прошел лесной пожар. В этом случае в средней полосе России в течение относительно короткого времени происходит последовательная смена основных продуцентов: травы — кустарники — лиственные деревья — хвойные деревья.

Источник

Экологическое равновесие экосистем

Вы будете перенаправлены на Автор24

Экологическое равновесие экосистем – это явление самопроизвольного поддержания относительной устойчивости видового состава экосистем, численности и плотности видов, продуктивности экосистем, особенностей круговорота веществ и многих других параметров.

Поддержание экологического равновесия

С точки зрения на экосистему как целостное образование, экологическое равновесие определяется постоянством основных параметров биологического круговорота веществ. При этом, наиболее важное значение имеет соотношение наиболее крупных трофических групп организмов.

Поскольку в большинстве экосистем на каждом трофическом уровне находится несколько видов со сходной ролью в общем круговороте веществ, при каких-либо негативных процессах с одним из них начинает увеличиваться численность других (видов-дублеров). В результате, общая численность популяций всех этих видов изменяется в несколько раз, а то и на порядки, меньше, чем у каждого вида в отдельности.

Часто такие процессы не связаны напрямую с конкуренцией, поскольку численность всех видов изначально ниже той, которая была бы близка к биологической емкости среды. Но и в этом случае разные требования к экологическим факторам способствуют тому, что неблагоприятная динамика среды для одного из видов для другого может оказаться благоприятной, и наоборот.

Устойчивость и межвидовые отношения

Смена типов межвидовых отношений между одними и теми же организмами является одним из механизмов поддержания экологического равновесия экосистем.

В зависимости от динамики условий среды, особенно при их выхождении за обычные для каждой экосистемы пределы, нарушается и структура нормальных биотических отношений. Это способствует изменению процессов биотической регуляции, направленных на снижение численности одних и рост – других видов. Такие изменения плотности сами способствуют изменению интенсивности и направленности биотических отношений. В результате, постепенно состояние экосистемы восстанавливается в близком к первоначальному виде.

Готовые работы на аналогичную тему

Устойчивые и неустойчивые экосистемы

Важнейшим показателем стабильности экосистем служит их видовое разнообразие – с его увеличением надежность механизмов, поддерживающих экологическое равновесие, также возрастает.

Если на каком-то трофическом уровне имеется только один доминирующий вид, то он (особенно на низких трофических уровнях) легко переходит на циклическую динамику численности, что снижает пресс консументов. В свою очередь, консументы данного вида, и другие организмы, так или иначе связанные с ним самим или его консументов, также переходят на навязанную им циклическую динамику. Поскольку циклы всегда отличаются один от другого по масштабам, какой-то из них рано или поздно снизит численность одного из ключевых видов до нуля, что приведет как минимум к коренной перестройке экосистемы. При наличии большого числа видов-дублеров такие ситуации становятся невозможными.

Наиболее устойчивое экологическое равновесие характерно для экосистем с богатым биоразнообразием, классический пример – это леса экваториального климатического пояса. Неустойчивое равновесие наблюдается в экосистемах с упрощенной структурой и небольшим биоразнообразием (например, тундры).

Как правило, высокойстойчивые экосистемы являются эволюционно давно сформировавшимися. Например, те же экваториальные леса в близком к современному виде (хотя практически полностью с другим видовым составом организмов в отношении таксонов ниже отрядов) существуют уже десятки миллионов лет, по крайней мере с середины кайнозойской эры. А тундровые и степные экосистемы появились в близком к современному виде лишь несколько миллионов лет назад. Таким образом, очевидно, что эволюция экосистем направлена в сторону поддержания в них наиболее устойчивого экологического равновесия.

Все вышесказанное касается климаксных природных сообществ. Экосистемы, находящиеся на начальных стадиях сукцессии, по определению неустойчивы, иначе сукцессии были бы невозможны. Чем на более поздней стадии сукцессии находится экосистема, тем в большей степени для нее характерно экологическое равновесие.

Источник