Основные законы устойчивости живой природы

Ис­сле­до­ва­ние, про­ве­ден­ное в Уни­вер­си­те­те Тель-Ави­ва, об­на­ру­жи­ло ин­те­рес­ную тен­ден­цию. В 90% слу­ча­ев тор­на­до в Ат­лан­ти­че­ском оке­ане пред­ше­ство­ва­ли силь­ные грозы на во­сто­ке Аф­ри­ки. Эти факты, ви­ди­мо, под­твер­жда­ют фе­но­мен, из­вест­ный как «эф­фект ба­боч­ки» в «тео­рии хаоса». Впер­вые о таком эф­фек­те за­го­во­рил аме­ри­кан­ский уче­ный Эд­вард Ло­ренц. В ка­че­стве при­ме­ра гло­баль­ных по­след­ствий ми­ни­маль­ных воз­дей­ствий Э. Н. Ло­ренц го­во­рил, что ба­боч­ка, взма­хи­ва­ю­щая кры­лья­ми в Айове, за счет ла­ви­ны по­сле­ду­ю­щих эф­фек­тов может вы­звать мус­сон в Ин­до­не­зии. В при­ро­де всё вза­и­мо­свя­за­но, порой очень при­чуд­ли­во.

 

В мире су­ще­ству­ют за­ко­ны, ре­гу­ли­ру­ю­щие устой­чи­вость от­дель­ных эко­си­стем и био­сфе­ры в целом. 

Людям необ­хо­ди­мо по­ни­мать, на чем ос­но­ва­на устой­чи­вость по­пу­ля­ций, со­об­ществ и эко­си­стем, чтобы со­из­ме­рять свою де­я­тель­ность с за­ко­на­ми при­ро­ды. Наи­бо­лее важ­ные  эко­ло­ги­че­ские за­ко­но­мер­но­сти, необ­хо­ди­мые для со­хра­не­ния устой­чи­во­сти, – это цик­лич­ность, от­ри­ца­тель­ная об­рат­ная связь и био­ло­ги­че­ское раз­но­об­ра­зие видов.

 Цик­лич­ность – мно­го­крат­ное ис­поль­зо­ва­ние био­ген­ных ве­ществ. Она лежит в ос­но­ве био­ло­ги­че­ско­го кру­го­во­ро­та, от ко­то­ро­го за­ви­сит устой­чи­вость эко­си­стем.

Во­до­род, кис­ло­род, уг­ле­род, азот, фос­фор и дру­гие био­ген­ные эле­мен­ты со­вер­ша­ют по­сто­ян­ные и мно­го­крат­ные ми­гра­ции между те­ла­ми ор­га­низ­мов и фи­зи­че­ской сре­дой.

                                          

 

Вплоть до жи­ву­щих сей­час людей, вклю­чая атомы, по­бы­вав­шие в со­ста­ве тел древ­них сте­го­це­фа­лов, пер­воптиц и ма­мон­тов.

Цик­ли­че­ское ис­поль­зо­ва­ние огра­ни­чен­но­го за­па­са ве­ществ де­ла­ет их прак­ти­че­ски неис­чер­па­е­мы­ми – на этом и ос­но­ва­на непре­рыв­ность жизни. Иначе они бы давно уже из­рас­хо­до­ва­лись, и угас­ли бы все до­ступ­ные ре­сур­сы.

Сле­ду­ю­щая за­ко­но­мер­ность – от­ри­ца­тель­ные об­рат­ные связи в эко­си­сте­ме.  От­ри­ца­тель­ная об­рат­ная связь за­клю­ча­ет­ся в том, что от­кло­не­ние от нор­маль­но­го со­сто­я­ния си­сте­мы вы­зы­ва­ет в ней такие из­ме­не­ния, ко­то­рые вы­зы­ва­ют про­ти­во­дей­ствия  этим от­кло­не­ни­ям. В итоге про­ис­хо­дит ре­гу­ля­ция, то есть воз­врат си­сте­мы в ис­ход­ное со­сто­я­ние. На от­ри­ца­тель­ных об­рат­ных свя­зях ос­но­ва­но са­мо­под­дер­жа­ние слож­ных эко­си­стем. От­ри­ца­тель­ная об­рат­ная связь ре­гу­ли­ру­ет чис­лен­ность видов в био­гео­це­но­зе и осу­ществ­ля­ет­ся через био­це­но­ти­че­ские, то есть меж­ви­до­вые от­но­ше­ния.  В ос­нов­ном это связи между хищ­ни­ком и жерт­вой, па­ра­зи­том и хо­зя­и­ном.

 

Рост чис­лен­но­сти жертв, со­зда­вая хо­ро­шую кор­мо­вую базу для хищ­ни­ков, обес­пе­чи­ва­ет успеш­ный ра­ци­он для раз­мно­же­ния и чис­лен­но­сти сле­ду­ю­щим по­ко­ле­ни­ям. При этом вли­я­ние хищ­ни­ков на по­пу­ля­ции жертв воз­рас­та­ет в гео­мет­ри­че­ской про­грес­сии, что при­во­дит к рез­ко­му сни­же­нию чис­лен­но­сти по­след­них, по­это­му виды, у ко­то­рых много при­род­ных вра­гов, редко до­сти­га­ют чис­лен­но­сти, опас­ной для под­ры­ва их соб­ствен­ных ре­сур­сов. Точно так же сни­же­ние чис­лен­но­сти жертв, со­глас­но прин­ци­пу об­рат­ной связи, при­ве­дет к сни­же­нию чис­лен­но­сти хищ­ни­ков.

 

Слож­ную си­ту­а­цию со­зда­ет сво­и­ми ру­ка­ми че­ло­век, когда бо­рет­ся с вре­ди­те­ля­ми хи­ми­че­ски­ми ме­то­да­ми. Обыч­но хищ­ни­ки и па­ра­зи­ты более чув­стви­тель­ны к ядам, чем их жерт­вы. 

По­это­му после крат­ко­вре­мен­но­го сни­же­ния чис­лен­но­сти вре­ди­те­ли, осво­бож­ден­ные от вра­гов, раз­мно­жа­ют­ся с новой силой. Здесь че­ло­век на­ру­ша­ет ту от­ри­ца­тель­ную об­рат­ную связь, ко­то­рая ле­жа­ла в ос­но­ве обыч­но­го вза­и­мо­дей­ствия видов.

Сле­ду­ю­щая за­ко­но­мер­ность свя­за­на с би­о­раз­но­об­ра­зи­ем в эко­си­сте­мах. В био­ло­ги­че­ском раз­но­об­ра­зии видов кро­ет­ся наи­бо­лее мощ­ный ме­ха­низм устой­чи­во­сти эко­си­стем. Живая при­ро­да под­чи­не­на прин­ци­пу раз­но­об­ра­зия, по­сколь­ку на Земле нет двух со­вер­шен­но оди­на­ко­вых  не толь­ко видов и со­об­ществ, но и осо­бей.

 На ос­но­ве из­мен­чи­во­сти осо­бей дей­ству­ет есте­ствен­ный отбор; на ос­но­ве  раз­но­об­ра­зия видов скла­ды­ва­ют­ся со­об­ще­ства и эко­си­сте­мы.

 

 

 

 

Раз­но­об­ра­зие видов поз­во­ли­ло жизни осво­ить все угол­ки био­сфе­ры, су­ще­ство­вать на всех гео­гра­фи­че­ских ши­ро­тах, во всех типах кли­ма­та, глу­би­нах оке­а­нов и тол­щах грун­тов.

Био­ло­ги­че­ский кру­го­во­рот ве­ществ в при­ро­де тре­бу­ет уча­стия видов с прямо про­ти­во­по­лож­ны­ми функ­ци­я­ми. Оче­вид­но, что и на заре воз­ник­но­ве­ния жизни су­ще­ство­ва­ло раз­но­об­ра­зие ор­га­низ­мов – иначе био­ло­ги­че­ский кру­го­во­рот не смог бы воз­ник­нуть. Раз­но­об­ра­зие видов поз­во­ля­ет им фор­ми­ро­вать со­об­ще­ства, за­ни­мать все эко­ло­ги­че­ские ниши и, тем самым, наи­бо­лее полно ис­поль­зо­вать ре­сур­сы среды. В био­гео­це­но­зах, как мы ви­де­ли, со­зда­ет­ся сво­е­го рода раз­де­ле­ние труда между ви­да­ми – их вза­им­ная до­пол­ня­е­мость, что и ста­би­ли­зи­ру­ет био­гео­це­ноз. 

 

Наи­бо­лее важ­ные про­цес­сы в эко­си­сте­мах имеют мно­же­ствен­ное обес­пе­че­ние, то есть к сход­но­му ре­зуль­та­ту может при­ве­сти де­я­тель­ность раз­ных видов. На­при­мер, в такой важ­ной функ­ции, как раз­ло­же­ние мерт­во­го ор­га­ни­че­ско­го ве­ще­ства, од­но­вре­мен­но участ­ву­ют мно­гие груп­пы ор­га­низ­мов с боль­шим ви­до­вым раз­но­об­ра­зи­ем (бак­те­рии, грибы, про­стей­шие, круг­лые и коль­ча­тые черви, чле­ни­сто­но­гие). Дож­де­вые черви, в боль­шин­стве типов почв, иг­ра­ют важ­ней­шую роль в этих про­цес­сах. Но на боль­шей части тер­ри­то­рии Ка­на­ды дож­де­вые черви от­сут­ству­ют. Тем не менее там фор­ми­ру­ют­ся эко­си­сте­мы, по внеш­не­му об­ли­ку и ха­рак­те­ру кру­го­во­ро­тов по­хо­жие на ев­ро­пей­ские.

 

         

Био­ло­ги­че­ское раз­но­об­ра­зие видов – необ­хо­ди­мое усло­вие для про­те­ка­ния пер­вич­ных и вто­рич­ных сук­цес­сий. Одна из при­чин тор­мо­же­ния сук­цес­си­он­но­го про­цес­са, на­ру­шен­но­го че­ло­ве­ком, на об­шир­ных про­стран­ствах – низ­кое раз­но­об­ра­зие видов на при­ле­га­ю­щих тер­ри­то­ри­ях, от­сут­ствие семян нуж­ных рас­те­ний, жи­вот­ных (опы­ли­те­лей, раз­ла­га­те­лей и т.д.). Устой­чи­вость при­ро­ды, таким об­ра­зом, ос­но­ва­на на вполне опре­де­лен­ных за­ко­нах, по­ло­же­ни­ях и ди­на­ми­ке при­род­ных си­стем.

За­паз­ды­ва­ние ре­гу­ля­тор­но­го воз­дей­ствия в при­ро­де

У неко­то­рых видов при мас­со­вом раз­мно­же­нии в при­род­ных со­об­ще­ствах про­ис­хо­дят вспыш­ки чис­лен­но­сти. Обыч­но плот­ность по­пу­ля­ции сдер­жи­ва­ет­ся мно­го­чис­лен­ны­ми по­тре­би­те­ля­ми, но после су­ро­вых зим или жар­ко­го лета часть вра­гов по­ги­ба­ет, что и дает мощ­ный тол­чок к быст­ро­му раз­мно­же­нию осо­бей вида. На­при­мер, у ба­бо­чек си­бир­ско­го шел­ко­пря­да в тайге, в южных лесах, не менее 60 по­тро­ши­те­лей. Осо­бен­но ак­тив­но сдер­жи­ва­ют рост их чис­лен­но­сти мел­кие пе­ре­пон­ча­то­кры­лые – яй­це­е­ды, ли­чин­ки ко­то­рых, раз­ви­ва­ясь в яйцах шел­ко­пря­да, осо­бен­но чув­стви­тель­ны к силь­ным мо­ро­зам и в массе по­ги­ба­ют. Яйца шел­ко­пря­да вы­жи­ва­ют, и на­чи­на­ет­ся рез­кий рост чис­лен­но­сти вида до ее вос­ста­нов­ле­ния. Гу­се­ни­цы шел­ко­пря­да успе­ва­ют уни­что­жить боль­шие мас­си­вы хвой­ных пород, а затем вы­шед­шие из ку­ко­лок ба­боч­ки раз­ле­та­ют­ся в новые места, где снова по­па­да­ют под дей­ствие боль­шо­го ком­плек­са па­ра­зи­тов и хищ­ни­ков.

 

 

 

За­ме­на видов без ущер­ба для эко­си­стем

От­дель­ные виды могут быть за­ме­не­ны их кон­ку­рен­та­ми без ущер­ба для об­ще­го со­сто­я­ния эко­си­сте­мы. Вы­па­де­ние из со­об­ще­ства ка­ких-ли­бо видов тоже может прой­ти почти бес­след­но, если это не ка­са­ет­ся осталь­ных сре­до­об­ра­зо­ва­те­лей. Так как эко­ло­ги­че­ские ниши близ­ких по тре­бо­ва­ни­ям видов могут ча­стич­но пе­ре­кры­вать­ся, ис­чез­но­ве­ние од­но­го из них ока­зы­ва­ет­ся не опас­ным для био­гео­це­но­за. Его функ­ции могут при­нять на себя сразу несколь­ко видов. Но это воз­мож­но, если в эко­си­сте­ме  пред­став­ле­но боль­шое ви­до­вое раз­но­об­ра­зие.