Вивчення природніх екосистем
План
Вступ
1. Основні характеристики систем
2. Екологічна система та зв'язки в ній
3. Правила конструктівної стійкості екосистеми
4. Взаємодія біотичних, абіотичних компонентів та чінніків середовища
Висновок
Література
Вступ
Системна парадигма домінує в сучасній науці, у тому чіслі и екології, Яка має Своїм Основним об'єктом Вивчення екологічні системи. Дерло Ніж їх розглянуті, слід торкнути загально поняття "система", Що має вірішальне Значення для осмислення складаний природніх взаємодій.
Під системою розуміється сукупність елементів, Що знаходяться у відносінах и зв'язках Один з одним, створюючи Певної цілісність, тобто структурно-функціональна Єдність.
Системний аналіз - ції методологія Дослідження об'єктів за допомог представлення їх Як системи и аналіз ціх систем. Системи при цьому віділяються Весь спектр з мети Дослідження. З одного боку система розглядається Як єдине ціле, з іншою - Як сукупність елементів. Причому ціле має Нові, особливі Властивості, які відсутні у Його становлячіх елементів (Наприклад, молекула володіє іншімі властівостямі, Ніж складові її атоми). Це закон емерджентності (несподівана з'явився, англ .) відомій Із Старовинна, як "ціле Більше суми Його частин ". Очевидно, Що ніяка система не Може сформуватіся з абсолютно ідентічніх елементів. Навіть у крісталічніх грата алмазу положення атомів вуглецю робіть їх функціонально різнімі. Це закон необхідної різноманітності. Нижня межа - не менше два елементи, а Верхній - нескінченність.
1. Основні характеристики систем
Основними характеристиками будь-якої системи будуть: а) Межі, бі) Властивості елементів и системи в цілому, в) структура, г) характер зв'язків и взаємодії Між елементами системи, а кож Між системою и її зовнішнім Середовище.
Межі - найскладніші характеристики системи, вітікаючі з її цілісності, візначувані тім, Що Внутрішні зв'язки и взаємодії набагато сільніше за Зовнішні. Остання обставинних візначає стійкість системи до зовнішніх Дій.
Властивості елементів и системи в цілому характеризують ознайо, кількісні ознайо назівають показників.
Структура системи візначається співвідношенням в просторі и в часі складаючіх її елементів и їх зв'язків. Просторово аспект структури характеризує порядок розташування елементів в сістемі, а годин відображає зміну станів системи в часі (показує Розвиток). Структура є виразі ієрархічності и організованості системи.
Характер зв'язків и взаємодії Між елементами и Із зовнішнім середовище є різнімі формами речовінного, енергетичного и інформаційного обміну. За наявності зв'язків системи Із зовнішнім СЕРЕДОВИЩА Межі є відкрітімі, в осоружному випадка - Закритого.
2. Екологічна система та зв'язки в ній
Екологічна система є будь-Якою сукупністю живих організмів и середовища їх незаселеними, взаємозв'язаного обміном речовін, енергії, и інформації, Якові можна обмежіті в просторі и в часі за значущих для конкретного Дослідження принципами.
Вивчення природніх екосистем в загальному випадка проводитись в структурному и функціональному аспектах. У структурному відношенні досліджується видовий склад екосистеми: з'ясовується ПЕРЕЛІК відів мікроорганізмів, рослин и тварин, Що населяють екосистему, їх кількісне співвідношення.
ІНФОРМАЦІЯ , в екологічних системах Може розумітіся Як ЕНЕРГЕТИЧНА слабкий сигнал, Що управляє системою. Наприклад, ВІН Може сприйматися її організмамі у формі закодованого Повідомлення про можлівість Багато разів більш могутніх вплівів з боці інших організмів, або чінніків середовища, Що віклікають їх у Відповідь реакцію. Так, слабі и абсолютно нечутліві для людини підземні Поштовх - передвіснікі більш могутностей руйнівного землетрус, спріймаються багатьма Тварини, своєчасно покідаючімі Свої ніркі.
Таким чином, інформаційна суть екосистеми Складається з потоків сігналів фізико-хімічної природи и візначає її кібернетічні возможности (кібернетіка - мистецтво Управління, гр.) . Управління в екосистемах грунтується на Зворотня зв'язку, зворотню петлею, по якій частина сігналів з виходом системи поступає назад на її вхід, Що зображається (рис.1). При цьому їх Вплив на Управління системою Може різко посілостей. У природі часто нізькоенергетічні сигналі віклікають вісокоенергетічні реакції.
Мал. 1 Механізм зворотнього зв'язку
В екосистемах формують найскладніші ланцюги и сіті причинно-наслідковіх зв'язків, засновані на механізмі зворотньому зв'язку, які часто утворюють замкнуті кільця, іменовані контуром зворотньому зв'язку. Найпростішім прикладом такого контура служити модель "хіжак-жертва (вовки - північні олені). Зобразімо графічно дінаміку їх численностей (N) перелогових від годині (t) (Рис.2). На відрізку годині А збільшення чісельності оленів (NО) унаслідок сприятливі умів, дерло за все кормових, приведе до збільшення чісельності вовків (NВ). Внаслідок цього поголів'я оленів стані менше (відрізок В), Що веде до Зменшення популяції хіжака (відрізок З). Таким чином, чісельності "хіжака" і "жертви" взаємозалежні и утворюють контур зворотнього зв'язку:
В цілому контур зворотнього зв'язку має негативний знак и середні чісельності оленів и вовків Будуть постійнімі. Це візначає гомеостаз ( гомос - однаково, стасис - однаково, гр.) системи "хіжак-жертва. Гомеостазом назівається здатність організмів або екосистеми підтрімуваті стійку дінамічну рівновагу в умів середовища, Що змінюються.
Рис.2. Графік дінамікі чисельностей оленів, вовків и сов.
Підкреслімо, Що екологічні системи включаються контур негативних зворотніх зв'язків для саморегуляції и підтрімкі свого гомеостазу.
Будь-яка екологічна система є системою Відкритої, оскількі вон Завжди взаємодіє Із зовнішнім середовище: Сонячна радіацією, вологооборотом на поверхні и в грунтово-грунтах, вітровім привносимо и вінесенням матеріалу. Отже, будь-які просторові обмеження екосистеми Завжди умовні.
Пріпустімо, нам треба вівчіті бджолиний сім'ю. Її можна вівчаті Як таку, обмежуючісь об'ємом Вулик, обладнавши Його необхіднімі датчиками и Прозоров стінкамі. Межа досліджень візначатіметься стінкамі Вулик. Проти, при необхідності оцінкі джерел жівлення бджоліної сім'ї, Дослідження візначатімуться дальністю польоту бджіл, а Самі смороду включати кож геоботанічній спектр теріторії, охопленої бджіл цієї сім'ї. Отже, Межі екосистеми в загальному випадка визначаються метою її Дослідження.
Поняття екологічної системи ієрархічно. Це означає, Що всяка екологічна система Певного рівня включає ряд екосистем Попередня рівня, менших за площе и сама вона, у свою Черга, є складовою частина більш крупної екосистеми.
Вище розглянута ієрархія екологічних систем и на прикладах показано, Що будь-яка екологічна система Складається з підсістем. Їх кількість и якісна відмінність НЕ можут буті суворо фіксованій, альо визначаються фізико-географічнімі и іншімі умів життя. Або, Весь спектр з правила повнотіла складових : число функціональніх складових екосистеми и зв'язків Між ними в умів квазістаціонарного її стану - Завжди оптимально.
Порушення цього правила, віклікане внутрішнім саморозвитку системи, або зовнішнім на неї дією, віводіть систему Із стану рівноваги и стімулює її Перехід в іншу Якість.
Багато дінамічніх систем прагнуть надмірності системних елементів при мінімумі числа варіантів організації. У процесі роз В¬ витку надмірність Може буті заміненій підвіщенням ЯК...
