Стабильность и развитие экосистем

В естественных экосистемах постоянные изменения состояния популяций организмов вызываются различными причинами (погодными условиями, сезонными колебаниями температуры и т. д.). Однако все эти колебания более или менее регулярны и не выходят за рамки устойчивости экосистем – её размера, видового состава, продуктивности, соответствующих географическим и климатическим условиям местности. Такое состояние экосистемы называется климаксным. Любой экосистеме, функционирующей в оптимальных условиях присуще постоянство важнейших экологических параметров, называемое гомеостазом. Оно характеризуется устойчивостью, динамическим равновесием между рождаемостью и смертностью, потреблением и освобождением энергии и вещества.

Устойчивость экосистемы тем больше, чем больше она по размеру и чем богаче и разнообразнее её видовой и популяционный состав.

Стремясь к поддержанию гомеостаза, экосистемы способны к изменениям, к развитию, к переходу от более простых к более сложным формам. Масштабные изменения географической обстановки, ландшафта, под влиянием природных катастроф, деятельности человека приводят к последовательным изменениям состояния биогеоценозов местности. Последовательная смена одного биогеоценоза другим называется экологической сукцессией.

Воздействие сил, которые изменяют качественные и количественные характеристики круговорота веществ и энергии, обычно подвергает биоценоз изменениям или уничтожает его. На месте ранее функционировавшего биоценоза постепенно возникает и развивается новое сообщество живых организмов.

Рассмотрим развитие событий в случае уничтожения (исчезновения) исходного биоценоза (пожар, затопление территории, осушение). В этом случае на первом этапе возникает и функционирует простейший биогеоценоз, включающий ограниченное количество видов растений и животных. Постепенно простые биогеоценозы сменяются более сложными. Это происходит тогда, когда накапливается достаточное количество доступных материальных и энергетических ресурсов, обеспечивающих возникновение новых экологических ниш и продолжается до тех пор, пока не появляется такой биогеоценоз, в котором биотические и абиотические отношения отвечают потребностям сообщества живых организмов (климаксное состояние). Такой биогеоценоз создаётся путём естественного отбора тех составляющих его природных систем, которые в состоянии максимизировать поступающую энергию.

Закон максимизации энергии (сформулирован Г. и Ю. Одумами, дополнен М. Реймерсом): В конкуренции с другими системами сохраняется та, которая наиболее способствует поступлению энергии и информации и использует максимально возможную их величину наиболее эффективно.

Система создаёт накопители высококачественной энергии, часть из которой использует на обеспечение поступления новой энергии, обеспечивает нормальный круговорот веществ и создаёт механизм регулирования, поддержки устойчивости системы, её способности приспосабливаться к изменениям, налаживает обмен с другими системами. Это значительно повышает шансы на выживание.

Пример экологической сукцессии: