Ю. Одум - Основы экологии (1975) (1135319), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Все чаще пишут о том, что положительная связь, приводящая к росту знаний и увеличению энергии и продукции, станет опасной для челове- гл. й. экосиствмд. принципы и конципции га()самый ерово нь„ плм „с)памоарщ" Истотмяя энергии — (-) 0 (е) — ь Сглроос Фиг. (и. Элементы кибернетики. А.

простая спстемз регуляцвя, аналогячная термостату, где тепловая обратная связь попользуется для поддержаяпя температуры. и, Представлеппе о гомеостатнческом плато, в пределах которого с помощью отряцательной обратной сяязп коддержявзется отвосятельное постоянстю воврекн услоаяям, вызывающнм отклокення, Зз пределвмн гомеостаза. положнтельяая обратяая связь нарущвет работу свстемы (херднн, !еег). В. Взапмодействне положятельной (+) и отрпца.

тельной (-) обратных связей в системе хкпгняк — жертва. Длв приобретения системой стабнльностн требуется язаествый период зеолюцпонного прнспособленп», Йедазво возпнкжпе пары хкщппк — жертва обычно обяаружнвают резкве колебавяя чясленпостн (см. фвг, )ез). чества и среды, если не будут найдены пути адекватного управления с помощью отрицательной обратной связи (см., например, Мамфорд, 1967).

Наука об управлении, или кибернетика, становится поэтому одной из наиболее заслуживающих изучения, понимания и внедрения в практику областей исследования. По этой теме можно рекомендовать ряд работ (Эшби, 1963; Ленгли, 1965; Хардин, 1963; Маруйяма, 1963). О существовании гомеостатических механизмов на разных уровнях биологической организации уже говорилось в предыдущей главе. Гомеостаз на уровне организма — популярная концепция в физиологии; она была изложена, в частности, Уолтером Кенноном (1932) в небольшой общедоступной книжке «Мудрость тела». Мы знаем, что равновесие между организмами и средой может поддерживаться также с помощью факторов, которые противостоят изменениям системы в целом. 50 члсть ь основныв экологичаскнв пгинцнпы и концзпции Об этом «равновесии природы» много писалось, но лишь в последнее время, с появлением подходящих методов измерения интенсивности различных аспектов функционирования экосистем в целом мы начали понимать механизмы этого явления.

Как в турбидостате, описанном в подписи к фиг. 8, некоторые популяции регулируют свою плотность автоматически, с помощью поведенческих механизмов, которые обусловливают снижение илн повышение интенсивности размножения (исполнительный элемент) и таким образом поддерживают размер популяции (управляемая величина) в заданных пределах. Другие популяции, по-видимому, неспособны к самоограничению н контролируются внешними факторами (одним из таких фак оров может быть человек, но об этом далее).

Как мы уже говорили,1механизмы управления, действующие на уровне экосистемы, включают механизмы регулирования запасания и высвобождения питательных веществ, продуцирования и разложения органических соединений. Взаимодействие круговоротов веществ и потоков энергии е больших экосистемах создает самокорректирующийся гомеостаз, для поддержания которого не требуется внешнего управления1(подробнее об этом см. в гл. 3 н 4).

Уже упоминалась возможная ройь «эктокринных» веществ для координации элементов экосистем. В последующих разделах н главах мы будем неоднократно говорить о подобных механизмах и приводить данные, свидетельствующие о том, что целое часто бывает менее изменчиво, чем его части. Важно отметить, что, как показано на фиг. 13, Б, действие гомеостатических механизмов имеет предел, по достижении которого усиливающиеся положительные обратные связи приводят к гибели системы.

Заметим также, что «гомеостатическое плато» мы представили в виде ряда уровней, нли ступеней. По мере нарастания стресса система, хотя и продолжает осуществлять управление, может оказаться неспособной к возвращению на тот же уровень, что и раньше.Мы описали, как СОь поступающая в атмосферу от «индустриальных вулканов», созданных человеком, неполностью поглощается карбоиатной системой моря и как по мере увеличения притока СО» устанавливаются новые равновесия на несколько более высоком уровне. В этом случае даже небольшое нарушение может иметь далеко идущие последствия. Мы покажем далее, что подлинно надежный гомеостатический контроль устанавливается только после периода эволюционного приспособления.

Новые экосистемы (например, системы, создаваемые современным сельским хозяйством) или недавно сложившиеся комплексы паразитов и хозяев обычно подвержены более резким колебаниям и менее способны противостоять внешним возмущениям по сравнению со зрелыми системами, компоненты которых имели возможность приспособиться друг к другу. Представление об зкосистеме и осознание того, что человечествт» составляет часть сложных биогеохимическнх циклов, а не нечто внешнее по отношению к ним, хотя и обладающее все возрастающей способностью к их изменению,— вот основные концепции современной экологии, которые в то же время призваны сыграть важнейшую роль в жизни человечества; на них должна основываться деятельность по сохранении» природных ресурсов — и в этом именно состоит наиболее важное практическое приложение экологии.

И если понимание сущности экологических систем и моральной ответственности людей будет идти в ногу с ростом влияния человека на среду, то современное стремление к «неограниченной эксплуатации ресурсов» уступит место «неограниченной изобретательности ради поддержания постоянного возобновления ресурсов». Хатчинсон (1948а) в классической работе, заслуживающей большого внимания„удачно выразил эту точку зрения примерно так: бг гл. г. экосистнма, принципы и концнпции эколог должен доказать, что «уход» за биосферой и поддержание ее в хорошем состоянии так же интересны и важны, как, скажем, ремонт радиоприемника или собственной автомашины'.

Линн Уайт (1967) пишет, что в современном кризисе природной среды сыграла отрицательиую роль религиозная догма, противопоставляющая человека природе, Подведем итоги. Экосистема — центральный объект и главное понятие экологии. Два подхода к ее изучению — холистнческий и меристический (синтетический и аналитический) — должны быть объединены и претворены в программу действий, если человек хочет пережить современный кризис окружающей среды, созданный им самим.

Человек именно как геологический фактор, а не как представитель животного мира находится под сильным воздействием положительной обратной связи, которой поэтому должна быть противопоставлена отрицательная обратная связь. Природа с нашей разумной помощью может справиться с удовлетворением разнообразных нужд человека и с переработкой отбросов производства, но она не имеет гомеостатических механизмов, которые позволили бы справиться с последействиями применения бульдозеров и цемента, с агропромышленным загрязнением воздуха, воды н почвы, которое трудно ограничивать, пока вне контроля остается само человечествог.

' Такие сопоставления и выражения можно объяснить лишь ощущением беспомощности перед «наступлением» на природу капиталистической культуры с ее бесплановой эксплуатацией и часто варварским расхищением природных ресурсов, Регулирование и управление процессами в биосфере возможно лишь прн плановом хозяйстве, т.

е. в социалистическом обществе. Убедительнее всего об этом говорят примеры охраны природы в нашей стране и восстановление популяций таких ранее почти истребленных животных, как соболь, бобр, крупные копытные и многие другие. — Прим, рад. ' Это характерное признание подтверждает сказанное в предыдущем примечании, — Прим. ред. Энергия в экологических системах.

Принципы и концепции Глава 3 1. ОБЗОР ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНЦЕПЦИЙ, СВЯЗАННЫХ С ЭНЕРГИЕЙ Определения Объяснения Легко понять, каким образом сформулированные в предыдущем параграфе фундаментальные физические концепции можно отнести к экологии. Все разнообразие проявлений жизни сопровождается превращениями энергии, хотя энергия при этом не создается и не уничтожается (первый закон термодинамики). Энергия, получаемая в виде света поверхностью Земли, уравновешивается энергией, излучаемой с поверхности Земли в форме невидимого теплового излучения. Сущность жизни состоит в непрерывной последовательности таких изменений, как рост, самовоспронзведение и синтез сложных химических соединений.

Без переноса энергии, сопровождающего все эти изменения, не было бы ни Энергию определяют как способность п оизводить абот . Свойство эйейгии описывается следующими законами. еЕвый закон термодйналики гласит, что энергия может переходить из одной формы в другую.

но не создается заново и не исчезает. Свет, например, есть одна из форм энергии, так как его можно превратить в работу, тепло или потенциальную энергию пищи, но энергия при этом не пропадает. Второй дпкоод термодинамики формулируется по-разному, в частности таким ' образом: процессы, связанные с превращениями энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную (к примеру, тепло горячего предмета самопроизвольно стремится рассеяться в более холодной среде). Второй закон термодинамики можно сформулировать и так: поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии, эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии (например, света) в потенциальную (например, энергию химических соединений протоплазмы) всегда меньше 100%.

Важнейшая термодинамическая характеристика организмов, экосистем и биосферы в целом — способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т. е. состояние с низкой энтропией (энтропия — мера неупорядоченности, или количества энергии, недоступной для использования). Система обладает низкой энтропией, если в ней происходит непрерывное рассеяние легко используемой энергии (например, энергии света илн пищи) и превращение ее в энергию, используемую с трудом (например, в тепловую).

Упорядоченность экосистемы, т. е. сложная структура биомассы, поддерживается за счет дыхания всего сообщества, которое как бы «откачивает из сообщества неупорядоченность». гл, к энеэгия в экоснстемлх. пэинципы и концепции жизнн,,ни экологических систем. Мы, разумные существа, не должны забывать, что наша цивилизация — лишь одно из замечательных явлений природы, зависящих от постоянного притока. концентрированной энергии светового излучения. Экология, по сути дела, изучает связь между светом и экологическими системами и способы преврашення энергии внутри системы.

Характеристики

Список файлов книги