Эволюция и устойчивость экосистем

Экосистемы являются динамическими образованиями с выраженными суточными, сезонными и многолетними ритмами. Первые из них обусловлены циркадианной (околосуточной) периодикой физиологических процессов в живых организмах, адаптировавшихся к смене дня и ночи с соответствующими изменениями образа жизни и активности. Сезонный ритм вызван изменениями погоды в зависимости от времен года, а многолетние ритмы – периодическими изменениями климата. Наиболее динамической частью экосистемы является биоценоз. Он может полностью изменить свой видовой состав, то есть может произойти одного биоценоза на другой. Такую смену биоценозов называют сукцессией. Так, после вырубки леса может полностью измениться видовой состав, соответственно будут меняться консументы и редуценты.

Сукцессию называют первичной, если биоценоз создается на местах, лишенной активности (пример: образуемый остров). Если биоценоз создается после вырубки или пожара, то сукцессия называется вторичной. Необходимые условия сукцессии – это появление незанятых участках, на которые мигрируют живые организмы из других биотонов. Они приживаются, конкурируют с другими видами и преобразуют среду обитания.

С увеличение масштабов хозяйственной деятельности человека, все чаше наблюдается сукцессия антропогенных систем или агрокомплексов. Для устойчивого развития экосистемы необходима сбалансированность потоков вещества и энергии, процессов ассимиляции и диссимиляции в живых организмах и определенное постоянство условий среды.

Любая экосистема обеспечивает состояние подвижно-стабильного равновесия, то есть гомеостаза за счет многочисленных обратных связей видового разнообразия биоценоза и других механизмов. Естественные экосистемы более приспособлены, чем антропогенные. Усиленная ассимиляция вещества и энергии ведет к появлению запасов биогенного вещества, откладывающегося в виде залежей каменного угля, нефти и газа. В наше время ежегодно в природе накапливается 200 миллионов тонн торфа.

Меньшая приспособленность антропогенных экосистем к меняющимся условиям среды объясняется прежде всего применением монокультур, которые легко поражаются вредителями и массовыми заболеваниями.

Биосфера и человек

Вернадский различал 4 основных компонента биосферы:

1. Живое вещество, то есть совокупность живых организмов. Они обеспечивают непрерывный круговорот неорганической материи, определяя в конечном счете состав и характеристики газообразной, жидкой и твердой поверхностной оболочки земли. Особенно наглядна роль живого вещества в преобразовании атмосферы.

Таблица. Состав и температура атмосферы Земли и близких по массе планет солнечной системы.

Показатели	Наименования планет
	Марс	Венера	Земля без жизни	Земля с жизнью
Содержание , %	95	98	98	0,32
Содержание , %	2,7	1,9	1,9	79
Содержание , %	0,13	≈0	≈0	21
Температура у поверхности планет, С0	-53	+470	+290

2. Биогенное вещество – горючие ископаемые и осадочные породы, образование которых связано с жизнедеятельностью организмов (Известняк – самое распространённое).

3. Костное вещество – магматические, не биогенные осадочные и метаморфические породы.

4. Биокостное вещество – сочетает свойства как живого, так и костного вещества. Компонент представлен почвой.

Последнее время к этим компонентам добавляют радиоактивные вещества и вещества космического происхождения: метеориты и космическая пыль.

Нижним пределом биосферы можно считать изотерму +100 С⁰ – критическая температура для развития бактерий. Изотерма проходит на глубине Земной коры от 1,5 до 15 километров. Живые организмы обнаружены на глубине 1700 метров. На дне океана обнаружены бактерии на глубине 11 км. Верхняя граница проникновения животных лежит на высоте 7000 метров.