Лекция 9.
Совершенство биосферы в законах стабильности и её красоте. Стабильность экосистем (гомеостаз) и законы его поддержания.
Биосфера – целостная совокупность живого и неживого, которая функционирует по определенным законам, управляемая волей Божией. Это сложнейшая многоуровневая мегасистема, которая состоит из вложенных одна в другую систем. А именно биосфера состоит из объединений экосистем, которые называются по-разному. Выделяются биоциклы - морские водоемы, пресные водоемы, суша. Следующим уровнем являются биомы. На суше это совокупности экосистем, характерные для каждого географического пояса. Биомы тропиков, биомы тундры и т.п.
Ниже в иерархии расположена экосистема, которая состоит из подсистем, вложенных одна в другую: биоценоз и биотоп, сообщества, популяции, организмы. Внутри организма тоже существуют системы: кровеносная система, нервная система и другие. Эти системы состоят из клеток, которые также закономерно построены и функционируют по своим законам. Клетки состоят из молекул, которые имеют особое строение, специфические свойства. Наконец, молекулы состоят из ионов или атомов, которые представляют собой сложные системы. Наконец-ли?
Мы видим сложнейшее строение и функционирование окружающего мира. Могло ли случайно возникнуть такое? Наш ответ известен – нет. Эти системы создал Бог за 6 периодов (дней) творения.
Могут ли такие системы функционировать без сбоев самостоятельно в автоматическом режиме? Экология отвечает – да. Она видит внутренние законы жизни биосферы, как химики видят законы движения материи на уровне атомов и молекул, как физики видят законы движения вещества и энергии на уровне простых тел. Мы отвечаем – да, Господь создал биосферу, завершив строительство ее в 6-ой день и почив от трудов Своих. Он создал законы, по которым функционирует биосфера в «автоматическом режиме». Рассмотрим некоторые из этих законов.
Закон круговорота веществ.
Круговороты реализуются на уровне биосферы, биоциклов и биохор, а также внутри экосистемы. Круговороты не имеют обособленного замкнутого характера. Так круговорот воды распадается на несколько параллельно протекающих замкнутых циклов, пересекающихся и расщепляющихся на отдельных участках. Есть круговорот над морем и есть над сушей, есть подземная ветвь круговорота вод суши; часть воды из круговорота суши проходит через растения и та же часть, но не полностью, через животных. Об этом сказано в лекции о гидросфере.
Круговорот органического вещества в лепидной (трофической) цепи также идет по ряду колец: малому, от растений к редуцентам и от редуцентов через почву к растениям и через большой с захватом консументов I рода и даже очень большой с захватом консументов II рода, и ещё больший с захватом человека. Но эти круги все завершаются в почве и возобновляются растениями.
Особый круг создают грибы, которые редуцируют органику, обходя почву и подают обновленный после деструкции органический продукт на стол консументов (животных – червей, насекомых, млекопитающих – до человека). Закон вращения вещества – один из основных законов биосферы. Он реализуется благодаря предусмотренному единству химического состава биосферы на элементном уровне и на уровне химических веществ.
Стабильность популяции.
Закон регулирования численности популяции в экосистеме основан на соблюдении равновесия между рождаемостью и смертностью особей. В экосистеме действуют факторы, регулирующие смертность особей популяции. Это изменения окружающей среды, которая всегда оказывает то или иное давление на популяцию, которое, то возрастает, то уменьшается. Изменяется средняя температура среды в худшую или лучшую сторону, изменяется состав воды или воздуха, что влечёт за собой вымирание особей или долгожительство. Факторам внешней среды противостоит биологический потенциал вида, выраженный, прежде всего, в способности воспроизводить потомство. Например, медведи не обладают большой способностью к размножению. Медведица приносит по 1-2 медвежонка и не каждый год. Зайцы, напротив, имеют перед медведями большое преимущество. Зайчиха приносит по несколько зайчат два раза в год.
Рис. 9-1. Колебание численности популяции от изменения условий жизни
Итак, с одной стороны снижению численности способствуют внешние факторы, как морозы, гибель основных питательных растений в пожаре, заморозке и т.п., размножение хищников и т.п. С другой стороны для поддержания численности вид может быть наделен массовой рождаемостью, как зайцы, как рыбы. В отдельных случаях голод или холод могут сократить популяцию до критического минимума в несколько особей.( В Уссурийской тайге 20-30 тигров).
Численность хищников и их жертв в экосистеме колеблется периодически. Когда возрастает число жертв, тогда хищникам открыто громадное поле питания и численность их возрастает. Уменьшив поголовье жертв, хищники уходят. В этих условиях численность популяции жертв восстанавливается и даже может превысить норму. Тогда возвращаются и размножаются хищники. Так колебание численности повторяется. На рис.9-2 приводим статистику этого процесса, по Б. Небелу
Так регулируется численность популяции, которая колеблется около нормы. Это происходит само собой. Видимых чудес здесь нет, если не считать чудом существование такого всеобщего механизма регулирования численности вида в экосистеме.
Рис. 9-2.Колебание численности хищников и жертв по годам. Представленные данные отражают количество шкурок зайца и рыси, добытых компанией Гудзонова залива в Канаде на фиксированной площади охотничьего угодья.(Б. Небел. 1993)