Закономерности строения и функционирования экосистем

Закономерности строения экосистем
Закон увеличения степени идеальности (Г. В. Лейбница)	Гармоничность отношений между частями системы историко-эволюционно возрастает.
Закон необходимого разнообразия	Система не может формироваться из абсолютно идентичных элементов
Закон избыточности системных элементов при минимуме числа вариантов организации:	Многие динамические системы стремятся к относительной избыточности основных своих составляющих при минимуме вариантов организации. Избыточность числа элементов нередко служит непременным условием существования системы, её качественно-количественной саморегуляции и стабилизации надежности, обеспечивает её квазиравновесное состояние.
Принцип перехода избыточности в самоограничение	Избыточность системных элементов может быть заменена повышением качества этих составляющих (индивидуальной надежности) или их агрегации, в том числе в функциональные надсистемы.
Правила конструктивной эмерджентности	Надежная система может быть сложена из ненадежных элементов или из подсистем, не способных к индивидуальному существованию. Иерархическое строение природных систем результат действия этой закономерности.
Закон экологической корреляции	В экосистеме, как и в любом другом целостном природно-системном образовании с участием живого, все входящие в неё виды живого и абиотические экологические компоненты функционально соответствуют друг другу.
Закономерности функционирования экосистем
Правило эквивалентности в развитии биосистем (Л. фон Берталамфи)	Биосистемы способны достигнуть конечного (финального) состояния (фазы) развития вне зависимости от степени нарушения начальных условий своего развития. Это происходит лишь при сохранении минимума внешних и внутренних условий существования биосистемы.
Закон больших чисел	Совокупное действие большого числа случайных факторов приводит, при некоторых общих условиях, к результату, почти не зависящему от случая, т.е. имеющему системный характер.Мириады бактерий в почве создают особую, относительно стабильную микробиологическую среду, во многом определяющую функциональные качества почвы.
Принцип Ле Шателье - Брауна	При, внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. Экосистемы обладают способностью к саморегуляции.
Закон физико-химического единства живого вещества. Закон развития системы за счет окружающей ее среды. Закон постоянства количества живого вещества	Любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды; изолированное саморазвитие невозможно. Значительное увеличение числа каких-либо организмов за относительно короткий промежуток времени может происходить только за счет уменьшения числа других организмов. Эта закономерность распространяется и на число видов организмов.
Закон цепных реакций	Любое частное изменение в системе неизбежно приводит к развитию цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых взаимосвязей и новой системной иерархии. Поскольку взаимодействие между компонентами системы при их изменении, как правило, существенно нелинейно, то слабое изменение одного из параметров системы может вызвать сильные отклонения других параметров или привести к изменению всей системы в целом.
Закон оптимальности	Любая система функционирует с наибольшей эффективностью в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах.
Правило максимального «давления жизни».	Организмы размножаются с интенсивностью, обеспечивающей максимально возможное их число. Однако давление жизни ограничено емкостью среды, межвидовыми взаимоотношениями, взаимоприспособленностью различных групп организмов.
Закона усложнения системной организации (организмов) К.Ф. Рулье	Историческое развитие природных систем приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации функций и подсистем, выполняющих эти функции.
Закон вектора развития	Развитие однонаправлено. Нельзя прожить жизнь наоборот - от смерти к рождению, невозможно в том же направлении развернуть эволюцию планеты, жизни на ней.
Системогенетический закон	Природные системы в индивидуальном развитии повторяют в сокращенной и нередко в закономерно измененной и обобщенной форме эволюционный путь развития своей системной структуры. Каждая подсистема следует за своей системой, вернее, развитие надсистемы определяет многие ограничения в развитии входящих в нее подсистем.
Закон синхронизации и гармонизации системных составляющих	В системе как самоорганизующемся единстве индивидуальные характеристики подсистем согласованы между собой. Одно из важнейших следствий этого закона в том, что выпадение одного из звеньев системы меняет структуру и функции других, сопряженных с этим законом, или полностью изменяет целое.
Закон эколого-системной направленности эволюции	Любые эволюционные изменения в конечном итоге направлены экологическими факторами и системными особенностями развития эволюционизирующей совокупности, т. е. прогресс направляется как внешними, так и внутренними факторами.
Закон толерантности В. Шелфорда:	Лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.
Закон минимума Ю.Либиха	Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т. е. жизненные возможности лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму; дальнейшее их снижение ведёт к гибели организма или деструкции экосистемы.
Закон пирамиды энергий или закон (правило) 10% Р. Линдемана	С одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий её уровень (по "лестнице": продуцент - консумент - редуцент) в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии.
Правило экосистемной надежности	Надежность экосистемы зависит от её энергетической эффективности в данных условиях среды и возможностей структурно-функциональной перестройки в ответ на изменение внешних воздействий

Существуют и другие более частные системные обобщения в экологии, касающиеся специфики пространственно-временной динамики экосистем, кризисных и катастрофических изменений, потенциальных возможностей восстановления, преобразования и прочих процессов их существования.

Биосфера и человек

1. Глобальная экосистема планеты – биосфера.

Понятие «биосфера» было введено двумя учеными – Ж.Б. Ламарком в биологии и Э.Зюссом в геологии. Однако использование ими этого термина несколько отличалось от того значения, которое мы в него вкладываем в настоящее время. Ламарк, занимавшийся вопросами систематизации растений и животных больше тяготел к обозначению этим термином совокупности живых существ, менее уделяя при этом внимания факторам окружающей среды. Э Зюсс более представлял биосферу как геологическое понятие, обозначавшее населенную живыми существами оболочку, в которой средообразующая роль живого вещества рассматривалась довольно схематично. Можно сказать, что наиболее близкое определение «биосферы» к современному мы находим в трудах английского океанографа, геолога Дж. Меррея, что звучит следующим образом: « Где только существует вода или, вернее, вода, воздух и земля соприкасаются и смешиваются, обыкновенно можно найти жизнь в той или иной из ее многих форм. Можно даже всю планету рассматривать как одетую покровом живого вещества».

В настоящее время под биосферой понимают глобальную экосистему как совокупность живых организмов и среды их обитания, объединяющую верхние слои планеты, включая толщи осадочных пород литосферы и всю гидросферу, вплоть до озонового слоя атмосферы.

Характеризую глобальную экосистему планеты, необходимо рассматривать ее комплексно, как единое целое, как сложную систему. С позиции системного подхода, можно отметить следующие системные характеристики глобальной экосистемы планеты:

1. Биосфера – это централизованная система. Центральным ее звеном выступают все живые организмы (живое вещество), в том числе и человек.

2. Биосфера – это открытая система. Ее существование немыслимо без поступления энергии извне, прежде всего от Солнца. Однако разного рода космические излучения также вероятно поставляют на Землю какие-то энергии, о влиянии которых можно пока лишь догадываться.

3. Биосфера – это саморегулирующаяся система, поддерживающая состояние гомеостаза (динамического равновесия).

4. Биосфера – это система, характеризующаяся большим разнообразием. Это повышает ее устойчивость, так как дает возможность дублирования отдельных функций отдельных подсистем. В настоящее время описано около 2 млн. видов живых организмов. Полагают, что их на Земле в 2-3 раза больше.

5. Биосфера – это система, имеющая механизмы, обеспечивающие круговорот веществ, что гарантирует неисчерпаемость отдельных химических соединений. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан весь углерод. Только благодаря круговоротам обеспечивается непрерывность «бесконечность» процессов. Круговорот веществ обеспечивает определенную неисчерпаемость с одной стороны, а с другой – обуславливает практически постоянное количества вещества так или иначе обеспечивающее развитие жизни на планете. Также с понятием «круговорота» неразрывно связано понятие «смерть», то есть переход из живого состояния в неживое. Если бы не было смерти с последующим возвращением вещества в круговорот, жизнь не смогла бы существовать, тем более постоянно наращивать сложность форм.

<6 7 8910 11 12 >

Дата добавления: 2016-03-27; просмотров: 1613;