Гомеостаз экосистемы

6.3.3. Гомеостаз  экосистемы

Гомеостаз (гр. homoios подобный, stasis состояние) – способность биологических систем (организма, популяции и экосистем) противостоять изменениям и сохранять равновесие.

Для управления экосистемами не требуется регуляции из вне. Экосистемы – это саморегулирующиеся системы. Саморегулирующий гомеостаз на экосистемном уровне обеспечен множеством управляющих механизмов. Между условно выделенными кибернетическими блоками, управление осуществляется посредством положительных и отрицательных связей.

Один из механизмов гомеостаза – субсистема «хищник – жертва». Положительная обратная связь «усиливает отклонение», например, увеличивает чрезмерно популяцию жертвы.

Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», например, ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции хищников (рис. 57).

Эта кибернетическая схема  отлично иллюстрирует процесс коэволюции (совместная эволюция) в системе «хищник–жертва», так как в этой «связке» развиваются и взаимные адаптационные процессы. 

Рис. 57. Динамика численности зайца  и видов-консументов

(по Яблокову, 1989) 

Если в эту систему  не вмешиваются другие факторы (например, человек уничтожил хищника), то результат  саморегуляции будет описываться гомеостатическим плато – областью отрицательных связей, а при нарушении системы начинают преобладать обратные положительные связи, что может привести к гибели системы (рис. 58). 

Рис. 58. Процесс саморегуляции

в экосистеме (по Коробкину, 2006) 

Наиболее устойчивыми  являются крупные экосистемы, и самая  стабильная из них – биосфера, а  наиболее неустойчивы молодые экосистемы. Это объясняется тем, что в  больших экосистемах создается  саморегулирующий гомеостаз за счет взаимодействия круговоротов веществ  и потоков энергии.

На уровне экосистем набор  видов, состав и сложность трофических  сетей, наиболее устойчивые формы взаимодействия между видовыми популяциями отражают приспособленность к наиболее фундаментальным  особенностям среды и направлены на устойчивое поддержание биогенного круговорота в этих условиях –  на поддержание гомеостаза. Нарушения  в экосистеме, происходящие на фоне неизменных средних характеристик  среды, вызывают функциональные адаптации  компенсаторного типа, сохраняющие  принципиальную структуру биоценоза. Например, многообразные обратимые  изменения трофических, топических или паразитарных связей, обусловленные  колебаниями численности отдельных  видов. При более существенном нарушении  состава биоценоза возникают  неустойчивые, сменяющие друг друга  сообщества – процесс, в идеальном  случае ведущий к восстановлению исходного типа экосистемы. Экологические  сукцессии такого рода – одно из наиболее ярких выражений действия функциональных адаптации на уровне биоценозов и действия гомеостаза.

Различные уровни гомеостазирования  биологических систем и биосферы в целом сложились на протяжении длительной геологической истории  нашей планеты. В последнее время  положение резко изменилось: в  течение практически одного-полутора столетий «научно-технический взрыв» в развитии человеческого общества привел к тому, что деятельность человечества по масштабам влияния  на биосферные процессы стала сопоставимой с естественными факторами, определявшими  прежде развитие биосферы.