Stabilitatea biosferei, biologie

Conceptul de sustenabilitate

Sustenabilitatea este capacitatea unui ecosistem de a menține continuu un anumit ciclu de substanțe și de a păstra în caracteristicile sale principale structura, natura legăturilor dintre elemente și funcționarea lor în limitele variației naturale a parametrilor. Sustenabilitatea se dovedește a fi importantă pentru semnele ecosistemului - auto-întreținere și autoreglementare. Auto-întreținerea este un proces în care ecosistemul rămâne stabil pentru o perioadă lungă de timp. Se manifestă în sisteme care au un nivel ridicat de complexitate, cu un număr mare de elemente, legăturile între care susțin sustenabil circulația substanțelor. Autoreglementarea este proprietatea ecosistemului în procesul de funcționare pentru a-și menține starea tipică, regimul, caracteristicile conexiunilor dintre componente la un anumit nivel.







Abilitatea ecosistemului de a se auto-susține și de a se autoregla, în urma căruia rămâne stabilitatea și stabilitatea sa, se numește homeostază sau echilibru dinamic al sistemului.

Orice ecosistem natural care sa dezvoltat istoric se păstrează într-o formă relativ permanentă pentru o perioadă destul de lungă. Aceasta arată stabilitatea sa. În același timp, sustenabilitatea are un anumit grad de toleranță (rezistență), care permite ecosistemului să se auto-conserve cu mici schimbări apărute în mediul înconjurător și în ecosistem însuși. În ceea ce privește sustenabilitatea, ecosistemele sunt împărțite în două tipuri: rezistente, adică capabile să rămână într-o stare stabilă sub sarcină și rezistente, capabile să se recupereze rapid dacă, din anumite motive, au fost încălcate.

Mecanisme de stabilitate a biosferei

Stabilitatea este capacitatea biosferei de a-și păstra structura de bază și natura legăturilor dintre elementele sistemului, în ciuda influențelor externe. Condițiile care asigură o astfel de stare a sistemului sunt numite mecanismul de stabilitate. Noi numim mecanismele de bază ale stabilității biosferei.

1. Unul dintre mecanismele de stabilitate a biosferei este poziția invariabilă a Pământului în spațiu pentru o perioadă lungă de timp (cel puțin 4 Ga), determinarea constantei energiei solare (constanta solara). constanta solară determină la rândul său, constantele pământ materiei vii: greutatea (1013 m), energia stocată în legăturile chimice (aproximativ 1018 kcal), compoziția chimică medie a elementelor de nutrienți (oxigen, hidrogen, carbon, azot).

2. Cel mai important pentru menținerea stabilității biosferei este natura ciclică a funcționării sale (de la kyklos grecesc - "circuit") - adică utilizarea repetată a nutrienților, care stă la baza ciclului biologic. Hidrogenul, oxigenul, carbonul, azotul, fosforul și alte elemente biogene din ecosistem fac migrații permanente și multiple între corpurile organismelor vii și mediul fizic.
Utilizarea ciclică a substanțelor limitate le face practic inepuizabile. Aceasta este baza infinității vieții ecosistemului și a existenței sale durabile, altfel ar dispărea foarte repede, consumând toate resursele disponibile.

3. Stabilitatea biosferei se datorează și manifestării funcției geochimice a materiei vii, realizată prin hrănire, respirație, reproducere și moarte a organismelor. Participarea materiei vii la ciclul biologic, balanța echilibrată a cantității de resurse de primire (substanțe organice, nutriție minerală și energie solară) și cheltuielile acestora reprezintă una din condițiile importante pentru menținerea stabilității ecosistemului.






Dacă ne imaginăm că plantele formează o cantitate mare de biomasă vegetală și ierbivore nu au sau sunt atât de mici încât nu au timp să consume ceea ce produc producători verzi, ecosistemul nu este stabil și se degradează rapid, deoarece, pe de o parte, va acumula biomasa de plante necheltuite (un astfel de eveniment a avut loc în biosferă în urmă cu 345 de milioane de ani în timpul perioadei Carbonifer), iar pe de altă parte - pentru a începe epuizarea resurselor minerale disponibile pentru centrala sa de putere, deoarece nu vesche întoarcere în mediul non-viu (abiotic). Ambele acum nu se întâmplă, pentru că în lume există o varietate biogeocoenoses cu compozitie specii diferite.

Odata cu formarea de substanțe organice și acumularea de energie în circulație, adică un flux constant de substanțe și energia necesară, stabilitatea ecosistemului asigură rularea în mod continuu de evacuare (evacuare) a ecosistemului transformat energia și excesul de produse metabolice, degradarea compușilor organici complecși și conversia acestora la substanțe minerale simple (de apă, dioxid de carbon, amoniac, diferite săruri etc.). Pentru a biosferei ar putea exista, procesele de creare și distrugere a materiei organice în ea trebuie să fie menținut în mod constant într-o stare de echilibru.

De exemplu, se știe că, datorită vieții organismelor, cantități mari de carbon sunt absorbite din atmosferă și se acumulează în biosferă sub formă de depuneri de roci carbonate (calcar, dolomiți), cărbuni și alte minerale combustibile. În același timp, cantități mari de dioxid de carbon și parțial hidrocarburi revin din nou în atmosferă în timpul proceselor vulcanice și magmatice. Prin urmare, nu există nicio încălcare a echilibrului carbonului în biosferă.

4. Numeroase studii pentru a identifica tiparele existenței ecosistemelor au arătat că redundanța și feedback-ul informațiilor (buclă de control) sunt deosebit de importante pentru menținerea stabilității sistemului. Redundanța informației în biosferă ca ecosistem global indică o anumită trecere spre sau crearea sau distrugerea indicatorilor săi. Ambele perturbe stabilitatea ecosistemului. Cu ajutorul feedback-ului, sistemul gestionează multe procese care apar în el.

5. În ciclul biologic dintre părțile vii și neînsuflețite ale ecosistemului, se efectuează un flux direct de energie și substanțe chimice (migrarea atomilor). Acest proces are loc nu în biosfera însăși, ci în componentele sale specifice - biogeocenoză. Toate biogeocenozele găsite în biosferă sunt legate printr-un schimb constant de substanțe între ele și mediul înconjurător. Interacțiunea dintre biogeocenoză ca și componentă structurală a biosferei ajută la menținerea stabilității acesteia. Ea se realizează datorită mișcării și diversității funcționării celor vii, precum și fuziunii ciclurilor geochimice ale biogeocenozelor individuale, ca urmare a păstrării unui ciclu biologic obișnuit al substanțelor și a fluxului de energie.

6. Ca o condiție pentru menținerea stabilității ecosistemului, complexitatea sa este de o mare importanță. Cu cât structura este mai complexă, cu atât este mai mare gradul de ordonare, cu atât este mai stabilă. Durabilitatea ecosistemului global depinde în mod direct de cât de mare este numărul de componente care pot sprijini funcționarea acestuia. Prin urmare, stabilitatea biosferei depinde de diversitatea complexelor naturale ale organismelor vii (biogeocenoze) care s-au răspândit pe toată suprafața Pământului ("răspândirea" vieții).

Diversitatea funcțională a componentelor ecosistemului, adică complexitatea sa, asigură stabilitatea și stabilitatea acestuia.

Pentru o existență stabilă a biosferei, sunt necesare relații echilibrate între diferite biogeocenoză, care asigură un consum divers și restituirea resurselor minerale în mediul abiotic. În cazul pierderii oricăror comunități naturale din sistem sau înlocuirea acestora prin alte calități (de exemplu, în timpurile noastre - agrocenoză), echilibrul dinamic al biosferei poate fi întrerupt.

Starea stabilă a "biosferei" ecosistemului este asigurată de o varietate colosală de ecosisteme naturale, specii biologice și alte forme structurale ale materiei vii.

7. Impactul antropogen afectează de asemenea stabilitatea biosferei. Prin vina omului, multe biogeocenoze și ecosisteme acvatice pierd în prezent stabilitate, deoarece durata sa a dobândit un caracter distructiv și degradant. Se speră că, bazându-se pe inteligența proprie, cunoașterea legilor naturii, omul poate susține stabilitatea biosferei ca ecosistem global.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: