Виды и классификация природных ресурсов условия устойчивого состояния экосистем доклад

Обновлено: 17.05.2024

Толерантность вида. Термин толерантность (от лат. tolerantia – терпение) означает выносливость вида по отношению к колебаниям какого-либо экологического фактора, или другими словами, способность организмов переносить отклонения экологических факторов среды от оптимальных для них величин. Изменения величин этих факторов для каждого организма допустимы только в определенных пределах, при которых сохраняется нормальное функционирование организма, т.е. его жизнеспособность. Допустимые пределы изменений экологических факторов среды называются границами толерантности. Разные виды организмов отличаются более широкими или более узкими границами толерантности. Чем большие пределы изменения параметров среды безболезненно выдерживает конкретный организм, тем выше толерантность, или устойчивость этого организма к изменению экологических факторов среды.

Адаптация организмов к изменению экологических факторов. Показатели устойчивости организмов в изменяющихся условиях среды обитания определяются возможностями организмов приспосабливаться (адаптироваться) к изменениям биотических и абиотических факторов. Адаптациями называются эволюционно выработанные и наследственно (генетически) закрепленные свойства организмов, обеспечивающие их нормальную жизнедеятельность при изменениях экологических факторов. Адаптационные возможности у разных видов очень сильно различаются. Например, береза хорошо растет как на сухих, так и увлажненных почвах, а сосна – только на почвах с умеренным увлажнением.

Часто важны не только пределы изменения экологических факторов, но и скорость их изменения, т.е. динамика. Не все виды способны приспособиться к быстрым изменениям условий среды. Виды, которые не могут (или не успевают) приспособиться к изменившимся условиям, вымирают и их экологические ниши в экосистемах занимают другие, более пластичные виды.

Рассмотрим основные виды адаптаций организмов к изменениям экологических факторов. Наиболее важными из них являются:

К морфологическим адаптациям относятся видоизменения органов, например, развитие у баобаба колючек вместо листьев, а у китов и дельфинов – плавников вместо ног. Физиологические адаптации связаны с особенностями ферментативного набора в пищеварительном тракте. Так, потребность животных во влаге удовлетворяется в пустынях путем биохимического окисления жиров, а у растений биохимические процессы фотосинтеза позволяют создавать органическое вещество из неорганических соединений. Поведенческие адаптации проявляются, например, в способах обеспечения теплообмена у птиц путем сезонных перелетов, у животных – с помощью линьки; для обеспечения пищей хищники используют приемы затаивания (в засаде), а их жертвы – защитную окраску.

Устойчивость экосистем – это способность экосистем сохранять структуру и нормальное функционирование при изменениях экологических факторов. Рассмотренные выше адаптации организмов к изменениям факторов среды обитания в определенной степени обеспечивают устойчивость экосистем, в состав которых они входят, к изменению экологических факторов среды. Однако, как и всякая более сложная система, экосистема по сравнению с отдельными видами организмов имеет более высокую степень надежности функционирования в изменяющейся среде, так как на системном уровне формируются и развиваются новые, системные механизмы обеспечения устойчивости и живучести экосистем, которые отсутствовали у отдельных видов. Такие эволюционно выработанные механизмы приспособления экосистем к изменениям среды обитания называются адаптациями экосистем.

Существование биогеохимических круговоротов создает возможность для саморегуляции экосистем (или гомеостаза), что придает экосистеме устойчивость в течение длительных периодов. Например, показателем устойчивости глобальной экосистемы, связанной с круговоротом веществ, может служить следующий факт. Известно, что 93% массы тела человека составляют 4 химических элемента: кислород, углерод, водород и кальций, которые, во-первых, входят в перечень одиннадцати самых распространенных в геосферах Земли химических элементов, и, во-вторых, эти четыре элемента сами образуют более 56% массы геосфер.

Видовое разнообразие – также один из факторов устойчивости экосистем к неблагоприятным факторам среды. Разнообразие обеспечивает как бы подстраховку, дублирование устойчивости. Например, малочисленный вид при неблагоприятных условиях для другого широко представленного вида может резко увеличить свою численность и таким образом заполнить освободившееся пространство (экологическую нишу), сохранив экосистему как единое целое. Такая последовательная смена видов или замена одного биоценоза другим называется сукцессией (от лат. сукцедо – следую).

Чтобы лучше уяснить суть сукцессии в экосистеме, рассмотрим два примера:

1) известно, что после лесного пожара сначала появляются лиственные породы, а затем через 70–100 лет их сменяют хвойные;

2) в упавшем дереве сначала поселяются короеды, затем появляются пожиратели древесины, а бактерии и грибы завершают процедуру превращения упавшего дерева в гумус почвы.

Таким образом, увеличение степени разнообразия является основой того, что экосистемы с более длинными цепями питания формируют более интенсивный круговорот веществ и, следовательно, обладают повышенной устойчивостью благодаря возможностям саморегуляции (гомеостаза).

Гомеостаз. Природные экосистемы (например, лесные, степные) существуют в течение длительного времени и обладают определенной стабильностью, для поддержания которой необходима сбалансированность потоков вещества и энергии в процессах обмена между организмами и окружающей средой. Однако абсолютной стабильности в природе не бывает. Поэтому стабильность состояния природных экосистем является относительной, показателем которой может служить, например, периодически изменяющаяся численность популяций разных видов в экосистеме: численность одних видов увеличивается, других – уменьшается. Такое динамически равновесное состояние, или состояние подвижно-стабильного равновесия экосистем, называют гомеостазом (от греч. гомео – тот же; стазис – состояние).

а) Стабильность означает, что природные экосистемы существуют в течение длительного времени и обладают определенной относительной стабильностью во времени и пространстве. Заметим, что особенностью искусственных (техногенных, созданных человеком) экосистем является то, что человек сам должен поддерживать равновесие в этих экосистемах, т.е. управлять процессами их функционирования, например, замена ила в региональных, муниципальных или производственных водоочистных сооружениях, в которых культивируются колонии бактерий, пожирающих, сорбирующих, разлагающих загрязняющие вещества в сточных водах.

б) Подвижность означает изменчивость свойств (например, численности популяций) и структуры экосистемы, т.е. совокупности видов. Последовательные изменения в состоянии равновесия в природных экосистемах отражаются в смене видов (например, в процессе сукцессии), сопровождающейся и изменениями в структуре и свойствах трофических цепей (сетей). Разнообразие видов формирует сукцессию, обеспечивая заполненность пространства жизнью и увеличивая степень замкнутости биогеохимического круговорота в экосистеме.

Следовательно, гомеостатичность – общее свойство всех экосистем, зависящее от эффективности комплекса адаптационных механизмов, действующих как на уровне отдельных видов, так и на уровне экосистемы в целом. Гомеостатичность зависит от возраста и видового разнообразия экосистем и поэтому сильно различается как у разных сообществ, так и в естественных и искусственных экосистемах.

Чтобы лучше уяснить суть сукцессии в экосистеме, рассмотрим два примера:

Целью моей презентации является ответы на следующие вопросы: Что есть экосистема в общем и как человек с ней взаимосвязан? Что такое устойчивое состояние экосистемы и может ли быть оно нарушено? Каковы главные условия устойчивости состояние экосистемы?

ВВЕДЕНИЕ Сегодня среди всего шума телепередач и газет мы часто слышим как активно решаются проблемы экосистемы, выводят новые законы для поддержки окружающей среды и тому подобное. Но почему же такое происходит если в природе все взаимосвязано?

Что есть экосистема в общем и как человек с ней взаимосвязан? Биогеоценоз или экосистема – это биоценоз и окружающая его среда (Пустыня, болото, тайга) Биоценоз – совокупность сообществ, занимающих определенный ареал.

Положительное влияние на природные экосистемы оказывает высадка новых лесов и озеленение городов. Искусственные озера, водохранилища также благоприятны для появления новых природных экосистем. Положительное влияние на природные экосистемы оказывает высадка новых лесов и озеленение городов. Искусственные озера, водохранилища также благоприятны для появления новых природных экосистем. Деятельность современного человека связана с химическими и техногенными соединениями, не имеющим аналогов в природе. При этом большинство их этих веществ не перерабатывается, поэтому происходит огромный выброс фреона, оружейного плутония, цезия и пестицидов в природу.

Что такое устойчивое состояние экосистемы и может ли быть оно нарушено? Экосистема живет и развивается как единое целое. В природе менее устойчивые экосистемы со временем сменяются на более устойчивые. Их смена определяется тремя факторами: упорядоченным процессом развития экосистемы — установлением в ней стабильных взаимоотношений между видами; изменением климатических условий; изменением физической среды под влиянием жизнедеятельности организмов, составляющих экосистему Последовательная смена во времени одних экосистем (биоценозов в первую очередь) другими на определенном участке земной поверхности называется сукцессией.

Что такое устойчивое состояние экосистемы и может ли быть оно нарушено? УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ - способность экосистемы и ее отдельных частей противостоять колебаниям внешних факторов и сохранять свою структуру и функциональные особенности. Напротив, степень неспособности экосистемы противостоять вредным внешним воздействиям означает ее уязвимость.

Что такое устойчивое состояние экосистемы и может ли быть оно нарушено? в данной экосистеме количество осадков понижается на 50% по сравнению со среднегодовыми значениями, но продукция растений уменьшается при этом только на 25%, а численность популяции растительноядных организмов — всего лишь на 10%. Относительное затухание колебаний в среде по мере их прохождения по пищевым цепям служит мерой внутренней устойчивости экосистемы - ее способности противостоять изменениям. При этом У.э. может быть обусловлена наличием запасов влаги в почве, а в случае достаточно длительной засухи - частичным замещением чувствительных к засухе травянистых растений засухоустойчивыми видами. Эта способность экосистем важна при изучении последствий воздействия на них антропогенных факторов, в частности наиболее уязвимыми являются экосистемы, где доминируют мхи и лишайники, наиболее чувствительные к загрязнениям атмосферного воздуха.

Каковы главные условия устойчивости состояние экосистемы? Теперь после ответа на два выше поставленных вопроса можно ответить на самый главный из них и раскрыть полностью тему моей работы Основной принцип сохранения , устойчивости экосистемы - сохранение замкнутости круговорота вещества.

Каковы главные условия устойчивости состояние экосистемы? Стабильность экосистемы зависит также от степени колебаний условий внешней среды. В тропиках и субтропиках стабильны и оптимальны для многих видов температурные условия, влажность, освещенность. Поэтому тропические экосистемы с высоким биологическим разнообразием входящих в них организмов отличаются высокой устойчивостью. И, напротив, тундровые экосистемы менее устойчивы. Им свойственны резкие колебания численности популяций разных видов.

Каковы главные условия устойчивости состояние экосистемы? Основная причина неустойчивости экосистем - несбалансированность круговорота вещества из-за несогласованности деятельности организмов отдельных групп.

Устойчивость - один из важнейших параметров любых систем, в том числе и экологических. Она определяет способность системы сохранять себя при изменениях среды. В контексте этого определения устойчивость можно считать синонимом термина жизнеспособность. Теоретические основы качественной и полуколичественной оценки устойчивости сложных систем изложены в Web-атласе “Россия как система”. В самом общем виде в указанной работе показано, что жизнеспособность систем определяется тремя группами ее параметров - объемом (массой вещества системы), продуктивностью (скоростью самовоспроизводства вещества системы) и структурной гармоничностью. Применительно к экологическим системам количественное измерение первых двух групп параметров хорошо отработано классической биогеографией. Методы расчета структурной гармоничности экосистем (третья компонента) разработаны нами и изложены в “Атласе биологического разнообразия Европейской России и сопредельных территорий” (М., ПАИМС, 1996).

Уровень потенциальной устойчивости коренных экосистем России, то есть уровень устойчивости экосистем до их трансформации человеком, показан на следующей карте [1].

Максимум устойчивости приходится на лесостепь Европейской России, Предуралье и среднюю тайгу Сибири, к северу и к югу устойчивость систем снижается. Минимум в России наблюдается в арктических пустынях. Так, как в Россию заходит лишь самый край туранских пустынь, уровень их устойчивости еще достаточно высок.

Европейская лесостепь - сочетание дубрав и луговых степей - безусловно, в пределах России оптимальная зона жизни. Что касается Сибири, то отступление здесь максимальной устойчивости к северу, безусловно, связано с общей экологической молодостью здешней лесостепи. Напомним, что если в европейской лесостепи основной лесообразующей породой является дуб - порода климакса - завершающей стадии экологической сукцессии, то в Сибири его сменяет береза - пионерная порода, первая селящаяся на нелесных участках.

Высокий потенциал устойчивости коренных экосистем в самом общем виде определяет способность природной среды возвращаться к исходному состоянию в случаях как естественных (например климатических), так и антропогенных воздействий. В этом качестве именно устойчивость экосистем задает ширину “коридора возможностей” для хозяйственного развития человеческой цивилизации, все формы которой способны изменять природу. Даже потеряв значительную часть своей площади, коренные экосистемы устойчивых типов продолжают обеспечивать неизменность режима природных циклов, продуцирования биомассы, утилизации вредных для живых организмов веществ. Эта особенность связана с оригинальной ролью почв - резервуаров “памяти” экосистемы - сохраняющих многие начальные качества экосистем даже после антропогенной трансформации территории. Подобные возможности устойчивых экосистем хорошо иллюстрирует карта нарушенности природных экосистем [2].

На приведенной карте видно, что потенциальная устойчивость экосистем России практически всюду в той или иной степени снижена за счет замены коренных типов экосистем, менее устойчивыми антропогенными производными (агроценозами или вторичными лесами) или полным уничтожением при застройке и урбанизации. При этом максимальные по площади воздействия характерны именно для районов с самыми устойчивыми природными комплексами. В России говорят: - “Кто везет, на того и валят”. Устойчивые экосистемы южной тайги и лесостепи России сохраняли возможность достаточно автономного, без подпитки со стороны, развития индустриальной цивилизации последних полутора веков несмотря на максимальную утрату природных комплексов.

Степи Европейской части России были вторично (после заброса в период серьезной угрозы со стороны степных кочевников в XIII - XVII вв.) освоены в XVIII - XIX вв., то есть уже на фоне достаточно высоко развитого в техническом отношении сельского хозяйства. С другой стороны, обладая наиболее высокой и стабильной урожайностью, эти степи испытали в социалистический период наиболее тяжелые последствия погони за ростом пахотного клина, “борьбы с травопольной системой” и т.п. В то же время запас устойчивости экосистем обеспечивал возможности хозяйственного развития при кардинальной модернизации и повышении энерговооруженности человека. Характерно, что районы с высокой устойчивостью природных условий в значительной степени коррелируют с районами высокой устойчивости (жизнеспособности) социума. Напротив, в более южных степях и полупустынях (Прикаспий) и на Севере - в тундрах природные условия из-за собственной неустойчивости биоты существенно ограничивают произвол человека в выборе вариантов и интенсивности хозяйственной деятельности. Соответственно, и социум этих регионов гораздо менее устойчив. Именно с этим связано преимущественное сохранение в сухих степях, полупустынях, тундрах и северной тайге традиционных форм природопользования. Индустриальная цивилизация здесь присутствует обычно в форме анклавов, существование которых возможно лишь при постоянной поддержке (ресурсами, людьми, энергией) из более устойчивых районов. Эти анклавы выглядят как инородное тело внутри региона и наиболее разрушительно воздействуют на его природу.

Несмотря на высокий уровень устойчивости экосистем южной тайги и лесостепи Европейской России, угроза утраты природного баланса и непрогнозируемого разрушения всех форм хозяйствования (особенно сельского хозяйства) этих районов были осознаны еще в сталинский период. В конце 40-х гг. был принят план массового создания лесополос и искусственных водоемов. Реализация плана должна была существенно повысить устойчивость экосистем степей юга России. К сожалению, план не был реализован полностью. Но даже в своей реализованной части он не полностью достиг желаемых результатов, так как часть лесополос была высажена “гнездовым методом” Т.Д.Лысенко и погибла практически сразу же, на создание же прудов с самого начала не отпускалось достаточных средств и они по большей части были прорваны первым же высоким паводком. По мере того, как план забывался, а дефицит хлеба в стране возрастал, началось массовое сведение лесополос - крупными тракторами удобнее обрабатывать крупные массивы и лесополосы мешали.

На последней карте приведен показатель, отражающий современный уровень устойчивости экосистем, учитывающий как потери площади коренных природных комплексов, так и снижение жизнеспособности антропогенных экосистем (агроценозов, вторичных лесов и пр.). На карте видно, что в регионах с наиболее благоприятными (комфортными) условиями жизни человека и хозяйственного развития практически исчерпаны возможности развития за счет ресурсов природной среды. Это не может не вызывать серьезных опасений - основной регион-донор населения страны и один из трех главных центров устойчивости ее социума находится в зоне максимального снижения устойчивости экосистем. Снижение устойчивости повышает его уязвимость к антропогенной трансформации, что крайне опасно для сохранения здоровья не только населения Черноземья, но и России в целом.

В этом отношении из трех основных центров повышенной жизненности социума в наиболее благоприятном положении оказывается Северокавказский. Так, как в России это самый архаичный (с этническим уровнем социальной памяти) центр, его связи со средой обитания наиболее тесны. Возможно, именно более высокая сохранность устойчивости его экосистем способствует успешности его борьбы с собственно русскими центрами.

РЕДКИЕ ВИДЫ ЖИВОТНЫХ И РАСТЕНИЙ РОССИИ

Существенный антропогенный пресс на экосистемы ряда регионов России привел к тому, что некоторые виды растений и животных резко снизили свою численность. Ряд видов просто исчезли. С установлением фактов исчезновения существуют определенные трудности - для малоиспользуемых и малозаметных видов оно проходит часто незамеченным, кроме того, доказать наличие чего-то всегда легче, чем отсутствие. Хорошо известно, что в историческое время на территории России исчезли тур и тарпан, лишь в питомниках сохранился зубр. Как всегда наиболее пострадала оригинальная островная фауна - на Командорских островах полностью вымерли стеллерова корова и стеллеров баклан, перестали гнездится канадская казарка и белоголовый орлан.

Кроме того, в силу особенностей биологического разнообразия России многие виды заходят на нашу территорию лишь краем (обычно северным, реже - западным) своего ареала и поэтому, не будучи редкими в пределах всего видового ареала, являются регионально редкими для территории России.

В настоящее время государство имеет официальный документ по редким и исчезающим видам растений и животных - Красную книгу. Первое издание Красной книги (тогда еще РСФСР) было предпринято в 1983 г. Список внесенных в Красную книгу растений с тех пор официально не пересмотрен [1], для животных утвержден официальный список для второго издания Красной книги [2].

Из примерно 3000 видов лишайников России в Красную книгу внесено 27. Следует отметить, что эти материалы далеко не полны. Флора лишайников, распространение отдельных их видов изучены для территории России далеко недостаточно, особенно если учесть их высокую роль в формировании арктических, субарктических и бореальных экосистем. К тому же лишайники весьма чувствительны к внешним воздействиям, особенно загрязнению воздуха, что делает их особенно уязвимыми. Это же свойство заставляет рассматривать группу как важный индикатор общего состояния природной cреды.

Флору мхов в России сейчас оценивают в 1370 видов, из которых 22 занесены в Красную книгу России. Но флора мхов изучена еще хуже, чем лишайников, поэтому эти данные имеют прикидочный характер.

По современным оценкам флора сосудистых растений России составляет 11400 видов, причем ее инвентаризация далеко неполна. В Красную книгу внесено 440 видов покрытосеменных, 11 видов голосеменных и 10 видов папоротникообразных растений, то есть 4% флоры. Эксперты считают, что реально той или иной степени опасности подвергается не менее 2 - 3 тыс. видов сосудистых растений. Обилие видов сосудистых растений, внесенных в Красную книгу России достаточно оригинально. Помимо максимумов в центрах повышенного биологического разнообразия, куда заходят виды с сопредельных территорий (Кавказ, горы юга Сибири, Приморье, Сахалин и Курилы), имеются и региональные центры, не имеющие аналогов у других групп. Повышенное число редких видов растений характерно для степной зоны (обычно 15 - 30 видов), что, безусловно, обусловлено ее глубокой антропогенной трансформацией. Локальный максимум существует на Чукотке (11 видов) за счет проникновения сюда ряда американских видов, а также на южных берегах Финского залива и его остовах (27 видов), где произрастает значительное число западноевропейских растений. На огромных пространства Северной Сибири редких видов растений неизвестно. Максимальное число редких видов растений наблюдается в Приханкайской низменности - 66 и на западной оконечности российской части Кавказа - 65.

Фауна беспозвоночных животных России до сих пор изучена очень слабо. Практически по всем классам мы имеем лишь оценку общего числа видов. В настоящее время число видов беспозвоночных России оценивается в 135,2 тыс., из которых на членистоногих приходится 120 тыс., в том числе на насекомых - 100 тыс. В первом издании Красной книги России было 49 видов беспозвоночных животных, в списке ко второму изданию - уже 155. Однако, этот список скорее отражает уровень изученности отдельных групп беспозвоночных животных, чем реальную ситуацию с угрожаемыми видами. Так, из 128 видов насекомых 85 приходятся на жуков и бабочек - безусловно, наиболее изученных и заметных насекомых. С другой стороны, в списке отсутствуют паукообразные, хотя уязвимость этих животных при пестицидном загрязнении среды известна. Поэтому данный список представляет собой первое приближение к выявлению реальной картины уязвимой фауны беспозвоночных России.

Позвоночные животные России изучены несоизмеримо лучше, по всем классам мы имеем достаточно надежные инвентаризации фаун. В фауне России (за исключением морских рыб) отмечено 1471 вид позвоночных животных, их которых 270 видов (18,4%) предполагается внести во второе издание Красной книги России.

Круглоротые . В России обитает всего 8 видов этого класса, но это 40% его видового разнообразия.

Все виды миног, населяющие Европейскую часть России, находятся под угрозой. В Красную книгу предполагается внести 4 вида.

Рыбы - наименее изученный класс позвоночных животных России. В пресных водах встречается 269 видов рыб, в прибрежных морских водах - еще не менее 400 видов. Но это составляет всего около 2% видового разнообразия класса. 22 вида пресноводных рыб (8.2%) встречаются только в России.

В первом издании Красной книги России было включено 9 таксонов, во второе предполагается включить уже 44 таксона рыб. Следует отметить, что так, как российская ихтиология развивалась прежде всего на изучении рыбных промыслов, для нее характерен подход по “стадам” рыб - то есть подвидам и таксонам еще более низкого ранга. Так рыбы, особенно ценные в промысловом отношении, и включались в Красную книгу. Три таксона российских рыб (атлантический осетр, сахалинский осетр и белорыбица) внесены в Красную книгу Международного Союза Охраны Природы и Природных Ресурсов (МСОП), то есть имеют мировой статус охраняемости. Наибольшее количество таксонов рыб, предложенных к включению во второе издание Красной книги России обитает в реках Каспийского и Азово- Черноморского бассейнов.

Амфибии и рептили слабо представлены в фауне России. 27 видов амфибий дают лишь 0,6% видового богатства класса, 75 видов рептилии - 1,2%. Эндемиков России в этих классах нет. Но именно благодаря тому, что основная масса видов этих классов заходит в Россию лишь краем ареалов, многие из них внесены в Красную книгу. Во втором издании Красной книги будут представлены 8 видов амфибий (4 тритона и 4 вида бесхвостых - 29,6% фауны) и 21 вид амфибий (2 вида черепах, 6 - ящериц и 13 - змей, 28,0% фауны).

Амфибии и рептилии Красной книги России распространены почти исключительно на границах страны, давая максимумы разнообразия на западе и востоке Кавказа, а также юге Приморья. Исключение составляет лишь гадюка Никольского, заселяющая лесостепь и широколиственные леса Европейской России.

Птицы - наиболее изученный класс животных России. Их фауна состоит из 732 видов, что составляет 7,6% видового разнообразия класса. 515 видов (70,4%) гнездится, остальные - залетают или зимуют. 1 вид никогда не наблюдался за пределами России, еще 27 гнездится только здесь. Таким образом, по принятым у орнитологов критериям, уровень эндемизма фауны составляет 5,4%.

Будучи хорошо заметны, а гнездовой период уязвимы, птицы нередко сильно страдают от антропогенного воздействия. К включению в Красную книгу России предполагается 123 вида птиц (16,8% фауны), из которых 30 видов (4,1%) внесены в Красную книгу МСОП.

Распространение редких птиц в общем сходно с общим биоразнообразием. Максимум видав (32) встречается в Приханкайской низменности. По 20-25 видов свойственно для различных районов Кавказа и Предкавказья, 15 - 20 видов - для гор юга Сибири.

Млекопитающие России также хорошо изучены. Их фауна состоит из 320 видов, что составляет лишь 7% видового разнообразия класса. 22 (6,9%) вида эндемичны для России.

Во второе издание Красной книги России предполагается внести 65 видов (20,3%) млекопитающих, что свидетельствует о неблагоприятной ситуации для популяций зверей в России. 39 видов внесены в Красную книгу МСОП.

Редкие виды млекопитающих сосредоточены почти исключительно в Приморье, на Кавказе и в горах юга Сибири. Вне этих территорий нет регионов, где обитало бы более 3 редких видов, а огромные пространства тайги и тундры вообще таковых не имеют. Максимально разнообразие в Приморье - до 9 видов, на Кавказе - до 8, на юге Сибири - до 6.

Толерантность вида. Термин толерантность (от лат.tolerantia – терпение) означает выносливость вида по отношению к колебаниям какого-либо экологического фактора, или другими словами, способность организмов переносить отклонения экологических факторов среды от оптимальных для них величин. Изменения величин этих факторов для каждого организма допустимы только в определенных пределах, при которых сохраняется нормальное функционирование организма, т.е. его жизнеспособность. Допустимые пределы изменений экологических факторов среды называются границами толерантности.

Разные виды организмов отличаются более широкими или более узкими границами толерантности. Чем большие пределы изменения параметров среды безболезненно выдерживает конкретный организм, тем выше толерантность, или устойчивостьэтого организма к изменению экологических факторов среды.

Однако, как и всякая более сложная система, экосистема по сравнению с отдельными видами организмов имеет более высокую степень надежности функционирования в изменяющейся среде, так как на системном уровне формируются и развиваются новые, системные механизмы обеспечения устойчивости и живучести экосистем, которые отсутствовали у отдельных видов. Такие эволюционно выработанные механизмы приспособления экосистем к изменениям среды обитания называются адаптациями экосистем.

Рассмотрим адаптации экосистем, состоящие из адаптационных механизмов двух уровней: видовой уровень и интеграционный, или системный уровень.

Системный уровень образуют приспособительные механизмы, возникающие за счет видового взаимодействия по трофическим цепям и сетям. Природа этих интеграционных, системных механизмов обеспечения устойчивости экосистем основана на круговороте веществ, который осуществляется с помощью трофических цепей.

Видовое разнообразие – также один из факторов устойчивости экосистем к неблагоприятным факторам среды. Разнообразие обеспечивает как бы подстраховку, дублирование устойчивости. Например, малочисленный вид при неблагоприятных условиях для другого широко представленного вида может резко увеличить свою численность и таким образом заполнить освободившееся пространство (экологическую нишу), сохранив экосистему как единое целое. Такая последовательная смена видов или замена одного биоценоза другим называется сукцессией (от лат. сукцедо– следую).

Чтобы лучше уяснить суть сукцессии в экосистеме, рассмотрим два примера:

Гомеостаз. Природные экосистемы (например, лесные, степные) существуют в течение длительного времени и обладают определенной стабильностью, для поддержания которой необходима сбалансированность потоков вещества и энергии в процессах обмена между организмами и окружающей средой. Однако абсолютной стабильности в природе не бывает. Поэтому стабильность состояния природных экосистем является относительной, показателем которой может служить, например, периодически изменяющаяся численность популяций разных видов в экосистеме: численность одних видов увеличивается, других – уменьшается. Такое динамически равновесное состояние, или состояние подвижно-стабильного равновесия экосистем, называю гомеостазом (от греч. гомео – тот же; стазис – состояние).

а) Стабильность означает, что природные экосистемы существуют в течение длительного времени и обладают определенной относительной стабильностью во времени и пространстве. Заметим, что особенностью искусственных (техногенных, созданных человеком) экосистем является то, что человек сам должен поддерживать равновесие в этих экосистемах, т.е. управлять процессами их функционирования, например, замена ила в региональных, муниципальных или производственных водоочистных сооружениях, в которых культивируются колонии бактерий, пожирающих, сорбирующих, разлагающих загрязняющие вещества в сточных водах.

б) Подвижность означает изменчивость свойств (например, численности популяций) и структуры экосистемы, т.е. совокупности видов. Последовательные изменения в состоянии равновесия в природных экосистемах отражаются в смене видов (например, в процессе сукцессии), сопровождающейся и изменениями в структуре и свойствах трофических цепей (сетей). Разнообразие видов формирует сукцессию, обеспечивая заполненность пространства жизнью и увеличивая степень замкнутости биогеохимического круговорота в экосистеме.

Гомеостатичность зависит от возраста и видового разнообразия экосистем и поэтому сильно различается как у разных сообществ, так и в естественных и искусственных экосистемах.

Условия устойчивого развития экосистем

Одним из важнейших показателей динамики развития и сохранения экосистем является их устойчивость. Устойчивость экосистемы — это способность экосистемы возвращаться в исходное состояние после снятия внешнего воздействия, выведшего ее из равновесия.

Следует различать два вида устойчивости экосистем: резидентная устойчивость (стабильность) — способность оставаться в устойчивом (равновесном) состоянии под нагрузкой и упругая устойчивость (собственно устойчивость) — способность быстро восстанавливаться при снятии нагрузки.

Системы с высокой резидентной устойчивостью способны воспринимать значительные воздействия, не изменяя существенно своей структуры и не выходя за пределы равновесного состояния. Если внешнее воздействие превышает определенные критические значения, то такая система обычно разрушается. В технике подобное качество называется жесткостью. Когда говорят о высокой резидентной устойчивости, то имеется в виду именно высокий запас жесткости данной системы. Например, экосистема тундры обладает высокой стабильностью, но она очень ранима, у нее малый запас жесткости, т.е. малая резидентная устойчивость; экосистему тундры очень легко разрушить — достаточно проехать вездеходу; колеи, которые он оставляют за собой, сохраняются десятилетиями. Такие экосистемы по аналогии с техникой можно назвать хрупкими.

Таким образом, степень упругой устойчивости можно оценить как упругостью, определяющей степень сопротивления внешнему воздействию и скорость возврата в исходное состояние после снятия воздействия, так и запасом упругости. В отличие от упругих систем, пластичные системы после снятия внешнего воздействия не возвращаются в исходное состояние, а приходят к какому-то другому равновесному состоянию. Например, одни леса состоят из деревьев с толстой корой, обладающих повышенной резидентной устойчивостью к пожарам. Но если такой лес все-таки сгорит, то его восстановление, как правило, крайне проблематично. Напротив, многие леса очень часто горят (низкая резидентная устойчивость), но быстро восстанавливаются (высокая упругая устойчивость). Ориентация экосистем на один из видов устойчивости определяется, как правило, изменчивостью среды: при стабильных условиях экосистемы склонны к более высокой резидентной устойчивости, при изменчивых условиях предпочтение отдается упругой устойчивости.

Экосистемы могут быть разных размеров, например, глобальная экосистема — это биосфера, а экосистема муравейника — это микроэкосистема. В отличие от биогеоценозов экосистемы не имеют достаточно четких границ, хотя по содержанию и близки к ним. В этом отношении город — скорее экосистема, хотя экосистема необычная, очень сильно отличающаяся от природных экосистем.

Длительность существования каждой экосистемы поддерживается прежде всего за счет общего круговорота веществ, осуществляемого продуцентами, консументами и редуцентами, и постоянного притока солнечной энергии. Именно эти два глобальных явления обеспечивают ей высокую способность противостоять воздействию постоянно меняющихся условий внешней среды.

Устойчивость экосистемы обеспечивается также биологическим разнообразием и сложностью трофических связей организмов, входящих в ее состав. В богатых видами экосистемах у консументов есть возможность избирать разные виды пищевых объектов и в первую очередь — наиболее массовые. Если потребляемый пищевой объект становится редким, то консумент переключается на питание другим видом, а первый, освобожденный от пресса выедания, постепенно будет восстанавливать свою численность. Благодаря такому переключению поддерживается динамическое равновесие между пищевыми ресурсами и их потребителями и обеспечивается возможность их длительного сосуществования.

Таким образом, процесс саморегуляции экосистемы проявляется в том, что все разнообразие ее населения существует совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенного уровня.

Важным фактором стабилизации экосистемы является генетическое разнообразие особей популяций. Изменение условий внешней среды может вызвать гибель большинства особей популяции, адаптированных к прежним условиям существования. Поэтому чем более генетически разнородной является та или иная популяция экосистемы, тем больше шанс у нее иметь организмы с аллелями, ответственными за появление признаков и свойств, позволяющих выживать и размножаться в новых условиях и восстанавливать прежнюю численность популяции. Время, необходимое для восстановления популяции, будет зависеть от скорости размножения особей, так как изменение признаков происходит только путем отбора в каждом поколении.

Стабильность экосистемы зависит также от степени колебаний условий внешней среды. В тропиках и субтропиках стабильны и оптимальны для многих видов температурные условия, влажность, освещенность. Поэтому тропические экосистемы с высоким биологическим разнообразием входящих в них организмов отличаются высокой устойчивостью. И напротив, тундровые экосистемы, как было отмечено выше, менее устойчивы. Им свойственны резкие колебания численности популяций разных видов.

Можно выделить три основных принципа устойчивого развития экосистем:

1) в естественных экосистемах использование ресурсов и избавление от отходов осуществляется в рамках круговорота всех элементов (в городах этот процесс нарушается, когда чуждые природе вещества накапливаются на свалках и разрывают круговорот веществ);

2) экосистемы существуют за счет не загрязняющей среду солнечной энергии, количество которой постоянно и избыточно (в городах в основном используется дополнительная энергия, получаемая за счет сжигания ископаемых углеводородов);

3) на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы (отсюда вытекает предел численности жителей в экосистеме, нарушенный в городах, где происходит неконтролируемый рост населения).

Устойчивость экосистем в России. Максимум устойчивости приходится на лесостепь Европейской России, Предуралье и среднюю тайгу Сибири, к северу и к югу устойчивость систем снижается. Минимум устойчивости экосистем в России наблюдается в арктических пустынях.

Что касается Сибири, то отступление здесь максимальной устойчивости к северу, безусловно, связано с общей экологической молодостью здешней лесостепи. Если в европейской лесостепи основной лесообразующей породой является дуб — порода завершающей стадии экологической сукцессии, то в Сибири его сменяет береза — пионерная порода, первая селящаяся на нелесных участках.

Конечно, не следует думать, что природу вообще трогать нельзя. Человеку для того и дан разум, чтобы тщательно взвешивать последствия своих действий, исходя из законов экологии, и стремиться не только к тому, чтобы компенсировать недостатки, но и свести к минимуму ущерб своего воздействия на природные экосистемы.

Читайте также: