Объектов природной среды

Как отмечалось, большинство объектов природной среды – нелинейны. Причем преобладают экспоненциальные нелинейности. Экспоненциальность – это результат “давления” среды, поскольку на всякое возмущение среда отвечает противодействием, приводящим ее в стабильное состояние на новом уровне или возврату в исходное состояние. Иными словами проявляется гомеостатичность природных объектов. (Если не нарушен гомеостаз, популяции организмов стабилизируются на новом уровне, если нарушены биохимические процессы, то появляются новые экосистемы, например, изменение гидрорежима вблизи шахт приводят к изменениям животного мира; вместо леса – болото, кустарники).

Гомеостатичность – это стабильность при изменении условий и параметров среды. Она является результатом обратных связей в биосфере и имеет границы т.е. критические значения параметров окружающей среды.

Цель поведения объектов живой природы – удалиться от границ гомеостаза. Примечательно, что эволюция – это процесс, направленный на расширение границ гомеостаза.

Для анализа состояния экосистемы и ее гомеостаза вводят функцию , где R – интересующий параметр среды (количество биомассы, продуктивность, скорость обмена и т.п.); t – время. Если эту функцию проинтегрировать по параметру R, получим интегральную функцию состояния экосистемы

.

Примеры этой функции: – временной (часовой суточный, годовой, многолетний) ход температуры, концентрации различных веществ, количество влаги , масса животных, запыл енность и т.п. в данном регионе.

Эту функцию можно представить в виде временных графиков или диаграмм.

Рис.5.1. График возможных состояний экосистемы: 1–7 – критические пределы; 2–6 – допустимые пределы; 3 – функция при антропогенном воздействии; 4–5 – возбужденное и нормальное состояние, соответственно; 8 – опасная ситуация)

Допустимые – это отклонения, которые ликвидируются самой системой, т.е. – это границы гомеостаза (характеризуют толерантность системы). Критические отклонения ведут к разрушению экосистем (содержание бора в организме выше или ниже определенного уровня приводит к гибели; аналогично концентрация ДДТ в живых клетках не может превышать максимально допустимого и т.д.)

Минимальная разность между предельным и фактическим состоянием экосистемы на заданном отрезке времени определяет ее резерв.

Выход экосистемы за допустимые пределы приводит к образованию новой, которая может оказаться непригодной для человека. При этом климат усиливает или ослабляет чувствительность экосистемы к антропогенным воздействиям.

По своей сути функция состояния экосистемы – это модель регионального объекта, которую получают по данным мониторинга. Чаще всего она имеет циклический характер, т.е. практически всегда нелинейная.