Гомеостаз и сукцессия экологической системы

Экологические системы существуют в течение длительного времени. Следовательно, они обладают определенной стабильностью во времени и в пространстве. Однако ни одна система не бывает абсолютно неподвижна. Периодически численность одних видов организмов увеличивается, других уменьшается. Однако в целом эти процессы не выводят систему из равновесия. Состояние подвижно-стабильного равновесия экологической системы называется гомеостазом (гомео – тот же, стазис – состояние).

Гомеостатичность – важнейшее условие существования любой экологической системы. Гомеостаз естественных природных систем поддерживается за счет их открытости. Такие системы постоянно обмениваются информацией с окружающей средой. В случае искусственных экологических систем, созданных человеком, гомеостаз должен регулярно искусственно поддерживаться в зависимости от параметров системы.

Рассмотрим работу сооружения для очистки сточных вод – аэротенка. В аэротенках вредные вещества нейтрализуются или уничтожаются с помощью, так называемого, активного ила. Это хлопьевидные скопления бактерий, простейших, коловраток и других организмов.

Вредные вещества сбросов частично усваиваются этими организмами, частично адсорбируются илом. Ил теряет активность и оседает на дно аэротенков. Равновесие экологической системы нарушается. Возникают такие процессы, как вспучивание ила из-за размножения грибков и водорослей. Аэротенк перестает работать. Для сохранения нормального процесса очистки человек вынужден сам поддерживать гомеостаз аэротенка. Управление заключается в постоянном нагнетании воздуха, периодическом обновлении ила. Кислород воздуха окисляет примеси и поддерживает работоспособность очистного сооружения. Осевший ил частично изымается, частично подвергается регенерации за счёт активной аэрации.

Сукцессия (лат. «сукцедо» – следую) – последовательная замена одного биогеоценоза другим.

Пример: постепенное освоение упавшего в лесу дерева грибами, бактериями, беспозвоночными. На вырубке или заброшенной пашне сначала появляются травянистые растения, затем из-за налета семян прорастают деревья и кустарники. Причём первоначально разрастаются светолюбивые широколиственные породы и только через несколько лет появляются хвойные породы деревьев.

По причине замены биоценоза сукцессии делят на:

- зоогенные (вызванные сильным воздействием животных);

- фитогенные;

- антропогенные;

- катастрофические (например, развитие жизни на острове после извержения вулкана).

С другой стороны, сукцессия – это последовательный переход органического вещества, синтезированного автотрофами, и энергии по пищевым цепочкам от автотрофов к консументам различного порядка:

«осина – заяц – волк»

«трава – насекомое – лягушка – змеи – хищник – птица»

В любой экосистеме протекает образование биомассы и ее разрушение. В зеленых листьях – это фотосинтез и дыхание. При фотосинтезе органическое вещество создается, при дыхании часть вещества и энергии расходуется. Если в экологической системе накопление вещества преобладает над процессами дыхания, то биомасса и энергия экосистемы возрастают. В противном случае запасы биомассы убывают.

Экологические системы, в которых накопление биомассы преобладает над её расходом, называются системами с автотрофной сукцессией.