Резистентная устойчивость экосистемы это: Устойчивость экосистемы

Устойчивость экосистем: причины, чем определяется, основа

Содержание:

• 1 Основные понятия и теории
• 2 Внешний фактор
• 3 Человеческий фактор
• 4 Видео — Устойчивость и динамика экосистем

Основные понятия и теории

Экосистема – это совокупность живых организмов, среды их обитания и связей между ними, посредством которой происходит обмен веществами и энергией. То есть она состоит из частей и связей между ними. Именно от них и зависит устойчивость экосистем.

Если максимально упростить, то ее можно описать так: это перемещение химических элементов от одного живого организма в другой при помощи энергии. Элементов этих не так много. Основными являются углерод, кислород, азот и кальций. Перемещаются они в виде различных органических и неорганических веществ и соединений. Преобразование их из одних форм в другие также происходит при помощи энергии.

В научном мире до сих пор нет единого мнения, какие главные для экосистем причины устойчивости. Преобладает мнение, что чем система сложнее, тем она устойчивее. Речь идет о разнообразии видов флоры и фауны, ее составляющих. Чем больше видов, тем сложнее пищевая цепь и есть возможность, в случае необходимости, замещения одного вида другим. На практике, такая теория, не получила однозначного подтверждения. «Простые» иногда бывают гораздо устойчивее «сложных». В качестве примера всегда приводят Большой Барьерный риф в Австралии. Его видовое разнообразие поражает также, как и его хрупкость. Даже незначительное изменение температурного режима, приведет к его гибели.

Определяется устойчивость экосистемы, как способность сохранять текущее состояние, несмотря на воздействие и влияние внешних факторов. У биологических она называется гомеостаз, который является обязательным условием существования как отдельной клетки и организма, так и всей биосистемы, независимо от ее величины.

Внешний фактор

Внешнее влияние и воздействие – это единственный необходимый и никем не оспариваемый фактор, заставляющий реагировать, вырабатывать определенные способности и вырабатывать устойчивость экосистем.

Внешнее воздействие, каким бы оно ни было, абиотическим – солнечное излучение, температура, давление и так далее, или биотическим, в том числе антропогенным, действует на все живые организмы, от примитивных до высокоразвитых. Кроме того, оно может оказывать влияние на связи между живыми организмами. В любом случае влиянию подвергается вся система через воздействие на ее части. Она реагирует не сразу. Внутри нее происходят изменения. Например: сокращается поголовье, вплоть до полного исчезновения вида на определенной территории или, наоборот, количественный рост. То есть воздействия, применительно к отдельному живому организму или виду, может иметь негативный и позитивный характер. На что организм реагирует – возникает обратная связь. Приспосабливаемость, адаптация, противодействие отдельной части и связи, приводит к тому, что система получает способность сохранять структуру и функции, становится резистентной. Если под воздействием внешних факторов, она утратила часть структуры или функцию, она может ее восстановить. Такую способность принято называть упругостью. Эти качества дают системе возможность вернуться в прежнее или близкое к нему устойчивое состояние. Они и есть у экосистем основа устойчивости.

«Залатывая» одни дыры, система получает новые. Начинает бороться с ними. И так постоянно. Такое состояние называется динамическим равновесием.

Человеческий фактор

К внешним факторам влияния можно отнести и антропогенный. Хотя, человек вроде бы как находится внутри системы, а не за ее пределами.

Экосистемы, по степени участия в их создании человека, могут быть природные и искусственные. Во втором виде степень влияния человека на ее существование и изменения определяющая. Такой же она может быть и на естественные или природные. Человек может оказывать на них такое влияние, что от «устойчивости» не останется следа. Примеры вокруг нас. И нигде, к сожалению, человек не устранил последствия своего воздействия, не восстановил экосистему.

Уровень вмешательства человека в природу уже достиг той отметки, что в опасности не отдельные экосистемы, а биосфера в целом.

Видео — Устойчивость и динамика экосистем

Одум — Экология — т.1 (Одум — Экология в двух томах — 1986) — DJVU, страница 15

Файл «Одум — Экология — т.1» внутри архива находится в папке «Одум — Экология в двух томах — 1986». DJVU-файл из архива «Одум — Экология в двух томах — 1986», который расположен в категории «». Всё это находится в предмете «экология» из раздела «», которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе «книги и методические указания», в предмете «экология» в общих файлах.

Область пад кривой — относительная мера общей устойчивости (ОУ). (По 1.е111ег, 1978.) оценить меру стабильности в выразить ее количественно. Соответственно много путаницы по атому вопросу и в литературе, по- атому полное рассмотрение теории стабильности выходит за рамки данной книги. Но для целей экологии можно выделить два «типа> стабильности (рис.

2Л4). Резистентная устойчивость — это способность экосистемы сопротивляться пертурбациям (нарушениям), поддерживая неизменной свою структуру и функцию. Упругая устойчивость — это способность системы восстанавливаться после того, как ее структура и функция были нарушены. Сейчас накапливается все больше фактов, указывающих на то, что оба типа стабильности, воаможно, взаимно исключают друг друга, илк, другими словами, системе трудно одновременно развить оба типа устойчивости.

Экосистема 67 Так, калифорнийский лес иа секвойи довольно устойчив к пожарам (для этих деревьев характерны толстая кора и другие адаптации), но если он все же сгорит, то восстанавливается очень медленно или вовсе не восстанавливается. Напротив, калифорнийские ааросли чапараля (см. с. 314) очень легко выгорают (низкая резистентная устойчивость), но быстро восстанавливаются за несколько лет (отличная упругая устойчивость).

Как правило, при благоприятных физических условиях среды экосистемы в большей степени проявляют резистентную, а не упругую устойчивость, а в изменчивых физических условиях наблюдается прямо противоположное.

Подводя итоги, отметим, что экосистема не эквивалентна организму, поскольку обладает собственными качественно новыми свойствами.

Другими словами, экосистема — это надорганизменный уровень организации, а не сверхорганизм; не похожа она и яа промышленный комплекс (например, атомную электростанцию). И все же у нее есть одна общая с этими системами черта: кибернетическое поведение. Эволюция центральной нервной системы постепенно превратила Ното зар(сп» в самое могущественное существо на земном шаре; по крайней мере это касается его способности изменять функционирование экосистем. Человеческий мозг, нуждаясь в очень малых аатратах энергии, способен создавать самые разнообразные мощные идеи. Человек в своих идеях до сих пор опирался в основном на положительную обратную связь, что способствовало усилению его власти над природой, росту техники и аксплуатации ресурсов.

Но этот процесс в конце концов, вероятно, приведет к снижению качества человеческой жизни и разрушению окружающей среды, если не будут найдены пути адекватного управления с помощью отрицательной обратной связи. Социальный критик Льюис Мамфорд в своем известном эссе (Мпш1огй, 1967) призывал к тому, чтобы «качество управляло количеством» вЂ” в этой фразе красноречиво сформулирован кибернетический принпип, согласно которому низкоэнергетические причины могут приводить к высокоэнергетическим следствиям. Роль человека как «мощного геологического фактора» настолько возросла, что В. И.

Вернадский (1945) выдвинул концепцию, согласно которой биосфера, возникшая в результате естественной эволюции и существующая не первый миллиард лет, постепенно превращается в «ноосферу» (от греч. пооэ — разум), т. е. мир, в котором будет господствовать человеческий разум. Наш мовг представляет собой «устройство» с низкими количественными и очень высокими качественными энергетическими характеристиками и с огромными способностями к управлению; тем не менее говорить о ноосфере, по-видимому, еще рано.

Нельзя не привнать, что мы еще не обладаем достаточной прозорливостью, чтобы лоб» Глава 2 нимать все последствия наших действий; мы также не можем оперировать с биосферной системой жизнеобеспечения и поддер» живать ее в рабочем состоянии пли заменить полностью искусственной средой. Закончив читать книгу, вы, несомненно, признаете это и согласитесь, что испытанные естественные процессы достаточно хоропш (и к тому же столь недороги). 7. Примеры экосистем Один из лучших способов начать изучение экологии — исследовать маленький пруд, лужайку или заброшенное поле, на примере которых удобно проанализировать основные черты экосистем и сравнить природу водных и наземных экосистем.

Любая площадка, получающая свет, даже газон, цветочный ящик под окном или содержащийся в лаборатории микрокосм пригодны для наблюдений при первоначальном изучении экосистем, при условии что размеры и биологическое разнообразие этих экосистем не слишком велики и не затрудняют их анализа как единого целого. Рассмотрим семь примеров экосистем: пруд, луг„водосборный бассейн, лабораторную микроэкосистему, космический корабль, город и сельскохозяйственную экосистему. Пруд и луг Неотделимость живых организмов от их неживой среды становится очевидной, как только мы возьмем первую пробу.

Растения, животные и микроорганизмы не только живут в пруду и на лугу„ но и изменяют химический состав воды, почвы и воздуха, которые, собственно, и составляют физическую среду.

Так, бутыль е прудовой водой, пригоршня донного ила или луговой почвы содержат смесь живых организмов (растений и животных) и органических и неорганических компонентов. Некоторые более крупные животные и растения могут быть выделены из пробы для изучения или подсчета, но мириады мелких живых существ трудно полностью отделить от заключающей их неживой среды так, чтобы не изменились ее свойства.

Конечно, можно обработать пробу воды, донного ила или почвы в автоклаве, после чего останутся только нелвивые компоненты, но этот остаток уже нельзя будет назвать прудовой водой или почвой. Это будет вещество с совсем иным внешним видом и свойствами. Основные компоненты водной и наземной экосистем мы рассмотрим, нпнве. Абиотические вещества. Основные абиотические компонепты— это неорганические и органические соединения и отдельные элементы, например вода, двуокись углерода, кислород, соли кальция, азота, серы н фосфора, аминокислоты, гуминовые кислоты Экосистема и т. д. Небольшая часть жизненно важных элементов питания находится в растворе и непосредственно доступна организмам, но аначительное их количество дерн«ится в запасе («хранилища», показанные на функциональной диаграмме на рис.

21) в виде нерастворенных частиц вещества, а также в самих организмах. По словам Хейеса (Науез, 1951), пруд илн озеро — это «не водная масса, содержащая элементы питания, как можно было бы думать, а равновесная система из воды и твердой фазы, причем при обычных условиях почти все элементы питания находятся в твердой фазе». Практически то же можно сказать и о комплексе почва — вода — биомасса, существующем в наземной экосистеме.

Например, в ньюгемпшнрском лесу примерно 90»4 азота накоплено в органическом веществе почвы, 9,5% — в биомассе (древесина, корни, листья) и лишь около 0,5% — в растворенной, легкодоступной форме в почвенной воде (Вогшапп е~ а1., 1977). Скорость высвобождения элементов питания в раствор, поступление солнечной энергии, а также температурный цикл, долгота дня и другие климатические условия — таиовы самые важные переменные, ежедневно регулирующие интенсивность функционирования всей экосистемы.

Чтобы полностью изучить химию среды, необходим подробный лабораторньш анализ проб, но достаточно много информации можно получить путем простого измерения с помощью широко распространенных наборов для анализа воды и почвы. Некоторые наборы предназначены только для специалистов, другие — для исследователей-любителей или садоводов. При работе с таким набором прудовая или почвенная вода обрабатывается определенными химическими реактивами, в результате чего происходит цветная реакция, специфическая для измеряемого фактора.

Интенсивность нли оттенок появившегося цвета сравнивается со стандартной цветовой п»калой пли измеряется портативным фотоэлектрическим колориметром или спектрофотометром, что позволяет оценить концентрацию измеряемого компонента. Сравнительная кислотность или щелочность, выражаемая в единицах рН и частях на миллион общей щелочности, часто определяет «контингент» возможных организмов.

Для этих двух измерений может быть использован даже набор для проверки качества воды в плавательных бассейнах. Кислые почвы и воды (рН ниже 7) обычно характерны для регионов с вулканическими и метаморфическнми подстилающими породами; <акесткие» или щелочные воды и почвы встречаются в регионах с известняками и сходными субстратами, Продуценты.

Продуцентов пруда можно подразделить на два главных типа: 1) укорененные или крупные плавающие растения (макрофиты), обычно встречающиеся только на мелководье, и 2) мелкие плавающие растения, как правило, водоросли, назы- Глава 2 ваемые фитопланптоном (от греч. рЬу$бп — растение, р1апИбп— блуждающий) (см. рис. 2.3, 1В), которые распространены в толще воды на глубину проникновения света. При изобилии фито- планктона вода становится зеленоватой, в других случаях продуценты не заметны случайному наблюдателю, и неспециалист ке подозревает об их присутствии. Тем не менее в больших глубоких прудах и озерах (а также в океанах) фитопланктоп играет гораздо большую роль в производстве пищи для всей экосистемы, чем укорененная растительность.

В лугопастбнщном, да и во всех наземных сообществах дело обстоит иначе: преобладают укорененные растения (см. рис. 2.3, 1А), но на почве, камнях н стеблях высших растений встречаются мелкие фотосинтезирующне организмы, такие, как водоросли, мхи и лишайники.

Там, где эти субстраты увлажнены и освещены, мнкропродуценты вносят значительный вклад в органическую продукцию. Макроконсументы. Первичные макроконсументы, или растнтельноядные животные (см. рис.

2.3,11А и ПВ), питаются непосредственно живыми растениями или их частями. В пруду имеются два типа первичных макроконсументов: вооплаилтон (животный планктон) и бентос (донные формы), соответствующие двум типам продуцентов. В лугопастбищной экосистеме растительноядные животные также делятся на две размерные группы: мелкие — растительноядные насекомые и другие беспозвоночные и крупные — травоядные грызуны и копытные млекопитающие.

Введение — Что такое устойчивость? | Экологическая устойчивость

Задумывались ли вы когда-нибудь, как некоторые системы, такие как экосистемы или общества, могут подвергаться масштабным изменениям, таким как лесной пожар или иностранное вторжение, и каким-то образом восстанавливаться до того же состояния, что и раньше? Возможно, один лес сгорает и восстанавливается за несколько лет, в то время как похожий лес вместо этого вырастает как другой вид леса или как смесь леса и травы. Почему одни города безвозвратно падают перед первой вторгшейся армией, а другие многократно перестраиваются? Почему разрушительные силы так по-разному воздействуют на леса и города? Концепции экологической устойчивости помогают нам понять, почему некоторые сложные системы, такие как леса и города, остаются неизменными, а другие полностью трансформируются.

Экологическая устойчивость определяется как количество нарушений, которые система может выдержать без изменения самоорганизующихся процессов и структур (Gunderson 2000). Эта концепция может быть применена для объяснения того, почему некоторые сообщества продолжают процветать после стихийных бедствий и почему другие сообщества опустошены.

Экологическая устойчивость была введена в качестве концепции в 1973 году К. С. Холлингом, который попытался дать представление о трех «реакциях» экосистем на внешнее воздействие, такое как пожар или изменение климата:

1.  Постоянство отношений между компонентами системы перед лицом изменений; например, способность членов экосистемы (например, животных и растений) продолжать свое ежедневное взаимодействие, несмотря на нарушение

2. Способность системы поглощать возмущений и продолжать функционировать; например, способность экосистемы продолжать предоставлять одни и те же экосистемные услуги (такие как очистка воды, секвестрация углерода и т. д.), несмотря на то, что она была нарушена

3. внезапных и прерывистых изменений, которым подвергаются экосистем в результате нарушения, которое не может быть поглощено; например, быстрое и значительное изменение в экосистемных услугах или взаимодействиях между растениями и животными, поскольку экосистема становится принципиально иной, чем до нарушения

Один из примеров устойчивости можно найти в пастбищах. Проблема, с которой сталкиваются многие пастбища по всему миру, — это вторжение древесных растений (Walker and Salt 2012). Вторжение древесных растений происходит, когда изменяются процессы, ограничивающие древесные растения на пастбищах. По мере того, как древесные растения разрастаются, они блокируют попадание солнечного света на травянистые растения под пологом, такие как травы и разнотравье, что приводит к потере травянистой биомассы. По мере того как травянистые растения отмирают из-за недостатка солнечного света, древесные растения заполняют промежутки, пока не останется только густая древесная чаща с небольшим подлеском или без него (Walker and Salt 2012).

Теперь давайте посмотрим на этот пример через призму устойчивости. На ранних стадиях вторжения на пастбищах были древесные виды, но система все еще функционировала как пастбища. Со временем древесные породы стали гуще, а травы отмерли. Его устойчивость была преодолена, поскольку способность системы противостоять вторжению древесных пород снизилась. Как только первоначальные структуры пастбищ исчезли, система больше не функционировала как пастбища. Структура, функции и отношения пастбища исчезли и были заменены структурой, функциями и отношениями леса. Это пример третьей реакции выше.

Предыдущая страница Следующая страница

Что такое устойчивость? — Сохранение в изменяющемся климате

Новый подход –

  Выявление устойчивых мест

Новое исследование и новый подход, именуемый земной устойчивостью или Стадия сохранения природы, могут помочь землевладельцам определить места (этап), которые необходимо защитить сегодня это, вероятно, будет поддерживать множество растений и животных (актеров) завтра. Этот подход к устойчивости, более десяти лет изучаемый учеными из организации The Nature Conservancy, показал, что для защиты разнообразия мы должны сосредоточиться на трех элементах: сложности форм рельефа, взаимосвязанности природных систем и разнообразии геологических типов. Другими словами, мы должны сохранить земли, которые разнообразны как над землей, так и под землей и связаны с другими охраняемыми землями. Эти сложные и взаимосвязанные ландшафты предлагают широкий спектр микроклиматов, которые могут помочь растениям и животным адаптироваться к изменениям.

Поскольку по мере потепления в мире ожидается очень много изменений в окружающей среде, устойчивость экосистемы очень важна, поскольку земельные фонды решают, какие места защищать.

В ходе разработки этого подхода организация по охране природы нанесла на карту места, устойчивые к изменению климата. На сегодняшний день нанесены на карту четыре географических региона, а остальные должны быть завершены в течение следующих нескольких лет.

Инструмент Resilient Land Mapping Tool позволяет просматривать результаты отчетов по востоку США и региону Великих озер. Отчеты и данные Тихоокеанского Северо-Запада можно просмотреть в бассейне данных.

Земельные фонды являются лидерами в области охраны природы

Земельные фонды уже принимают меры по повышению устойчивости путем:

• выявления и защиты мест, определенных как устойчивые, чтобы они могли продолжать поддерживать биологическое разнообразие даже в условиях изменения климата;
  • обеспечение сохранения разнообразия устойчивых экосистем, чтобы обеспечить резервы «убежища» для всех видов систем;
  • планирование на основе здравого смысла для решения проблем в областях крайней уязвимости; и
  • картирование связности таким образом, чтобы позволить системам и группам населения, особенно уязвимым, изменить свой диапазон.

Что еще делают земельные фонды для повышения устойчивости ландшафтов?

Привнося науку о климате в усилия по стратегическому планированию природоохранной деятельности, земельные фонды могут целенаправленно защищать устойчивые участки и повышать устойчивость ландшафта. Например, группы, миссии которых включают защиту среды обитания ключевых видов, часто определяют миграционные коридоры и переходные экосистемы, поддерживающие многие этапы жизненного цикла таких видов, как лосось, медведи и перелетные птицы. Такие природоохранные работы могут проводиться в больших или малых масштабах — например, в Вермонте Vermont Land Trust выбрал небольшой участок, соединяющий Зеленые горы и хребты Таконик, для обеспечения безопасной миграции черных медведей — небольшой шаг, который может иметь большое значение. для этого крупного мигрирующего млекопитающего. Земельный фонд Северной Флориды использовал 26 критериев природных ресурсов для составления карты и определения приоритетов стратегических природоохранных целей в регионе из семи округов. Полученная в результате карта приоритетов сохранения Северной Флориды предлагает количественное руководство по природоохранным ценностям, информируя о приоритетах приобретения и управления в этой области. В Луизиане план управления бассейном озера Пончартрейн в масштабах всего водораздела направлен на восстановление критически важных мест обитания, которые могут повысить устойчивость экосистем и человеческих сообществ, которые зависят от этих прибрежных районов в плане природных ресурсов и преимуществ защиты от штормов, которые они обеспечивают.

Повышение устойчивости застроенной среды

Для повышения устойчивости застроенной среды земельные фонды и партнеры по охране природы работают над обеспечением здоровых и нетронутых природных территорий. Когда эти районы сосуществуют с застроенной средой, их часто называют «зеленой инфраструктурой». Эти районы могут защитить сообщества и окружающую среду, от которых они зависят, от климатических воздействий, таких как штормовые нагоны и наводнения, — преимущества, которые часто называют «экосистемными услугами».

Способы достижения устойчивости различаются, но в целом включение принципов «Разумного роста» и стратегического планирования природоохраны в планирование управления земельными ресурсами может способствовать достижению целей устойчивости. Чтобы сохранить и усилить преимущества защиты от штормов и повышения уровня моря в прибрежных районах, управляющие земельными ресурсами работают над выявлением и защитой здоровых природных экосистем, а также над восстановлением и улучшением пострадавших систем, чтобы повысить их устойчивость к изменениям. Все больше внимания уделяется стратегиям защиты, восстановления и улучшения зеленой инфраструктуры в качестве инструментов управления земельными ресурсами для поддержки устойчивости искусственной среды за счет использования естественных экосистемных услуг.

Сообщества также работают над включением сохранения природных территорий и других стратегий, связанных с зеленой инфраструктурой, в планы управления и адаптации. Например, Trust for Public Land сотрудничает с городами по всей стране для определения и развертывания проектов восстановления, которые «соединяют», «охлаждают», «поглощают» и «защищают» окружающую среду — цели, которые приносят многочисленные преимущества людям и экосистемам. .

На практике планирование устойчивости может уменьшить уязвимость, чтобы позволить экологическим системам и сообществам, которые зависят от этих систем и живут в них, сохраняться, несмотря на изменения и воздействия, такие как повышение уровня моря, более масштабные наводнения и штормы.