Экологическое равновесие и стабильность экосистем
Состояние равновесия экосистемы основано на балансе (равновесии) факторов живой и неживой среды. Стабильность обеспечивается за счет сбалансированности потоков вещества и энергий и процессов обмена веществ между организмами и окружающей средой.
Чем сильнее организмы связаны между собой пищевыми сетями, тем устойчивее сообщество организмов к возможным нарушениям равновесия. Нарушенные экосистемы стремятся самостоятельно восстановить свое равновесие.Каждый вид растений, животных или микроорганизмов в составе экосистемы представлен популяцией. Стабильной экосистему называют, если численность популяции каждого входящего в нее вида остается более или менее постоянной в течение длительного времени (рождаемость в ней уравновешена со смертностью). Устойчивое увеличение или снижение численности любой популяции выводит систему из равновесия.
Способность системы восстанавливать нарушенное равновесное и поддерживать его стабильное состояние называют гомеостазом. Численность популяций может возрастать до некоторого уровня, затем ограниченность пищевых ресурсов приостанавливает рост, и численность начинает снижаться. Таким образом, равновесие сохраняется до тех пор, пока не изменятся внешние факторы среды и не начнут лимитировать естественные процессы, например, процесс нарушения температурного режима, повышенная кислотность, соленость, влажность. С другой стороны, это могут быть процессы, связанные с недостатком пищи и воды, нехваткой мест обитания, которые необходимы популяции, с присутствием хищников, конкурентов, паразитов, болезнетворных микробов. Сочетание всех лимитирующих факторов называют сопротивлением среды. Оно в первую очередь зависит от плотности популяций. Если плотность растет — сопротивление среды усиливается, увеличивая смертность в популяции, тогда рост численности сменяется ее спадом. И наоборот. Например, в засушливый год некоторые популяции резко снижают свою численность, в последующие годы (с нормальной влажностью) — полностью ее восстанавливают.
Иными словами, естественные экосистемы способны к саморегуляции. Саморегуляция — восстановление баланса внутренних свойств системы, нарушенных какими-либо природными факторами или вмешательством человека (антропогенными факторами).
Если под воздействием внешних факторов разрушаются процессы саморегуляции, говорят о том, что в данной экосистеме наступил экологический кризис. Уже сейчас из-за негативного влияния хозяйственной деятельности человека длительность процессов саморегуляции природных объектов исчисляется не днями, а столетиями.
Самоочищение водных объектов обеспечивают солнце, воздух, микроорганизмы и растворенный в воде кислород. Всего несколько десятилетий назад загрязненные воды реки через 20—30 км ниже какого-либо расположенного на ее берегах города становились чистыми. На них без проблем делали водозаборы для водоснабжения следующего, расположенного ниже по течению, населенного пункта. Рост числа городов и их населения, бурное развитие промышленности, увеличение площадей орошаемых земель с каждым годом приводят к все большему загрязнению вод, ставшему угрожающим для здоровья, а иногда и жизни населения. В наше время многие водоемы уже не могут восстанавливать нарушенное в них равновесие. Загрязнение водного объекта вызывает нарушение равновесия его экосистемы, снижает биопродуктивность последней. В результате вырождаются многие лучшие виды флоры и фауны, причиняется прямой ущерб здоровью человека.
Негативные воздействия человека на природу часто приводят к вымиранию целых популяций. Разрушение человеком экосистем, изменение мест обитания животных и растений, загрязнение среды и чрезмерная эксплуатация биотических ресурсов одинаково пагубно влияют на популяции как с низкой, так и с высокой плотностью.
Ради удовлетворения своих потребностей человек иногда полностью уничтожает природные экосистемы, например, вырубает леса, освобождая землю для выращивания сельхозпродукции или строительства жилья, изменяет природные ландшафты, снижает полновод- ность рек.
Прокладка каналов и запруживание рек ведут к уничтожению нерестилищ ценных пород рыб, гнездовий водоплавающих птиц и т. д.В антропогенных (созданных человеком) экосистемах (искусственных водоемах, парках, зонах отдыха) равновесие с течением времени самопроизвольно нарушается. Для поддержания гомеостаза в таких системах требуется постоянное вмешательство людей. Прямое их вмешательство, как правило, влечет за собой существенный материальный ущерб. Примером этому может служить мероприятие, организованное на государственном уровне в семидесятые годы прошлого века в Китае. Для сохранения урожая риса населению было вменено в обязанность уничтожить всех воробьев. После успешного выполнения «государственного задания» непомерно увеличилась популяция вредных насекомых, в значительной мере уничтоживших урожай. В результате в стране наступил голод.
Браконьерство, вырубка лесов, строительство городов, дорог, разливы нефти из трубопроводов и другие воздействия человека на природу наносят ей большой ущерб. Живые организмы крайне медленно вырабатывают приспособительные реакции на эти воздействия. В городских и искусственных экосистемах мало или совсем нет редуцентов. Отходы (жидкие, твердые и газообразные) накапливаются, загрязняя окружающую среду. Способствовать быстрейшему разложению многих отходов можно, поощряя развитие редуцентов.
В пределах биосферы растительность, животный мир и микроорганизмы обладают особенностью, называемой непрерывностью жизни. Непрерывность жизни достигается способностью к размножению, которая всегда сочетается с системой природных ограничений. Возможности размножения без системы ограничений были бы чудовищны по производительности. Например, из одного семечка огурца за сезон могло бы созреть 10—15 плодов, имеющих по нескольку сот семечек. В следующий вегетационный период они могли бы дать десятки тысяч плодов и сотни тысяч семян. В следующий вегетационный период урожай семян может исчисляться миллионами. Однако возможности размножения природа естественным образом ограничивает. Ограничения могут наступать вследствие недостатка корма, воды, массовой гибели молодняка от хищников, природных и климатических катаклизмов.
Человеческая популяция подчиняется тем лее законам, что и любая другая. Когда сопротивление среды ослабевает, численность популяции взрывообразно растет. Но в отличие от других живых существ, человечество само снижает для себя сопротивление среды, производя избыточное количество пищи, жилья, тепла, одежды, предметов быта и комфортного обитания. Воздействуя на уравновешивающие факторы, касающиеся нас самих, человечество нарушает практически все природные балансы.
Федеральный закон «Об охране окружающей среды» № 7-ФЗ от 10.01.2002 г. дает определение понятию «благоприятная окружающая среда». Она трактуется как «окружающая среда, качество которой обеспечивает устойчивое функционирование естественных экологических систем».