Матеріально-інформаційна природа систем та їх функціонування

Ось один із основних принципів функціонування екосистем:

Отримання ресурсів і переробка  відходів відбуваються у процесі колообігу всіх елементів.

До найбільш поширених біогенних елементів  відносять кисень, вуглець, азот і  фосфор.

Другий  принцип. Екосистеми існують завдяки сонячній енергії, якої багато, оскільки вона утворюється внаслідок радіоактивних процесів на Сонці.

Третій  принцип. Чим більше біомаса популяції, тим нижче повинен бути трофічний рівень, який вона займає. Або, на кінці довгих ланцюгів живлення не може бути великої біомаси.

Добові  та сезонні ритмічні зміни

Практично кожна  екологічна система пристосована до ритмічних змін абіотичних факторів. Реакція виражається зміною активності біоценозів і переважно пов’язана із добовими і сезонними змінами умов середовища існування.

Характерно, що при такому функціонуванні зберігаються принципові властивості екосистеми, в тому числі цілісність і функціональна стійкість. Навіть сезонні зміни видового складу не порушують загальну характеристику кожної даної екосистеми, адже вони закономірно щорічно повторюються.

Добові  зміни. Протягом доби не відбувається принципових змін видового складу і основних форм взаємовідносин в біоценозах, тому більш точно слід говорити не про добову динаміку, а про аспекти добової активності. Добова активність перш за все визначається змінами сонячного освітлення.

Сезонні зміни.

Вони зачіпають  фундаментальні характеристики екосистем, в першу чергу видовий склад і продуктивність біоценозів. В несприятливі сезони ряд видів мігрує в райони з кращими умовами існування. Це характерно для перелітних птахів, ряду копитних ссавців тощо. Осілі види складають ядро біоценозу, а сезонні види визначають його облік і зв’язки біоценозу в окремі періоди.

У всіх випадках зменшення кількості активних видів  веде до зниження інтенсивності коло обігу міогенів.

Сукцесія

Функціонування (динаміка) екосистеми визначається серією змінюючи одне одного угрупувань.

Екологічна  сукцесія або біологічний розвиток – це розвиток, при якому в межах однієї і тієї ж території (біотопу) відбувається послідовна зміна одного біоценозу іншим у напрямку підвищення стійкості екосистеми.

Сукцесійний ряд – ланцюг змінюючих одне одного біоценозів.

Процеси сукцесії займають певні проміжки часу. Найчастіше – роки і десятки років, але  зустрічаються і дуже швидкі зміни  угрупувань, наприклад, у тимчасових водоймах,і дуже повільні – вікові, пов’язані з еволюцією Землі.

Сукцесія завершуюється  формуванням угрупування, найбільш адаптованого по відношенню до комплексу  сформованих кліматичних умов. Таке угрупування було названо Ф. Клементсом клімаксом (від грец. Klimax – сходинки), хоча в сучасній літературі по екології іноді зустрічається й інший термін – зріле угрупування.

Під концепцією «клімаксу» мається на увазі, що в  межах регіону з більш або  менш однорідним кліматом фітоценози, які завершили процес сукцесії, утворюють  клімаксні угрупування незалежно  від того, з якого типу починалася сукцесія. Причиною початку процесу сукцесії в ряді випадків є зміни фундаментальних властивостей середовища існування, які виникають під впливом комплексу факторів. Такі фактори бувають природними – відступ льодовиків, землетруси, виверження вулканів, пожежі, а також антропогенними – вирубка лісів, розпушення степових земель, добування корисних копалин, створення ставів та водосховищ, пожежі, забруднення екосистем.

В залежності від  обставин, які передували початку  процесу, сукцесії поділяють на наступні:

• Антропогенні, викликані господарською діяльністю людини, в тому числі й лабогенні, пов’язані з трудовою діяльністю;
• Катастрофічні, пов’язані з будь-якими катастрофічними для екосистеми природними або антропогенними факторами;
• Пірогенні, викликані пожежею незалежно від її причин;
• Зоогенні (фітогенні), викликані незвичайно сильним впливом тварин (рослин), як правило, в результаті їх масового розмноження (завезення чужих видів людиною).

По загальному характеру сукцесії поділяються  на первинні і вторинні.

Первинні  сукцесії.

Вони починаються  на субстраті (субстрат – опорний  екологічний компонент, наприклад, ґрунт або товща води для планктону) не зміненому, або майже не зміненому діяльністю живих організмів. Так, через серію проміжних угрупувань формуються стійкі угрупування на скелях, пісках, обривах, застиглій вулканічній лаві, глинах після відступу льодовика тощо. Одна із основних функцій сукцесії такого роду – поступове накопичення органічних решток і, як результат, створення (або зміна) ґрунту первинними колоністами. Далі змінюється гідрологічний режим і відбуваються інші зміни місця перебування.

Первинна сукцесія від наскальної породи до зрілого лісу може тривати від кількох сотень до тисяч років.

Вторинні  сукцесії.

Вони розвиваються на субстраті, спочатку зміненому діяльністю комплексу живих організмів, які існували на даному місці раніше – до пожежі, вирубки лісу тощо. В таких місцях зазвичай ґрунт не знищений, тобто зберігаються багаті життєві ресурси і сукцесії найчастіше бувають відновлювальними.

Зміна фаз сукцесії відбувається відповідно до певних правил. Кожна попередня фаза готує середовище для виникнення наступної, і поступово  наростає видове різноманіття і ярусність. Вслід за рослинами в сукцесію залучаються представники тваринного світу, біоценоз, що розвивається, стає більш багатий на види. Ланцюги харчування в ньому ускладнюються, розвиваються і перетворюються в мережі харчування.

Діяльність редуцентів, які повертають органічну речовину із ґрунту до складу біомаси, активізується, і її об’єм невпинно росте. Процес практично зупиняється, коли додавання або виключення видів не призводить до зміни середовища системи, що розвивається.

Деградаційні  сукцесії.

Це специфічна форма зміни угрупувань, яка базується на поступовому використанні різними видами органіки, яка розклалася. Особливостями таких сукцесій є те, що угрупування складаються тільки із гетеротрофних організмів, а хід сукцесії спрямований в сторону все більшого структурного і хімічного спрощення накопичень органічної речовини.

Вікові  зміни екосистем.

Сукцесії такого масштабу відображають історію розвитку життя на Землі. Наприклад, зміна  угрупувань рослин і тварин в міру відступу льодовика після масштабного  зледеніння.

Еволюційна сукцесія проявляється в процесі еволюції, коли під дією природного відбору вимирають цілі види, а особини інших розмножуються, адаптуються і змінюються. 
 

Отже, природні системи функціонують злагоджено і  гармонійно, жива речовина зберігає і  передає інформацію із покоління  в покоління, забезпечуючи нормальний розвиток наступних поколінь. Завдяки системному підходу до вивчення екології ми можемо дізнатися про типи зв’язків між організмами, їх класифікацію і значення. Завдяки систематичному вивченню питань динаміки систем легше комплексно зрозуміти той же колообіг речовин, його типи і суть.

Також дуже важливим у даній темі є не стільки заглиблення  й деталізація питань функціонування систем, скільки розуміння процесів, які відбуваються під час динаміки – сукцесії та її види, ритмічні зміни  у екосистемах тощо. 
 
 
 
 

Список  використаної літератури:

1. Экология общая, социальная, прикладная.  Воронков Н.А.- М.: Агар, 1999.
2. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология // Изд. 12-е, доп. и перераб. — Ростов н/Д: Феникс, 2007.
3. Экология_Николайкин Н.И, Николайкина Н.Е, Мелехова О.П_2004 3-е изд .
4. Экология.  Под ред. Тягунова Г.В., Ярошенко Ю.Г. // 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Логос, 2005.