Проблематика экологических исследований

 

· Аутэкологические исследования. Установление закономерностей существования организмов в данной среде путем анализа лимитирующих факторов.

· Продуктивные исследования. Осуществляется как с особями, популяциями так и с биоценозами. Цель исследований – раскрытие закономерностей, связанных энергетическим хозяйством экологических систем.

· Популяционные исследования. Осуществляются как в полевых условиях, так и в лабораторных. Целью исследований является признание закономерностей заселения среды популяциями, изучение структуры популяций, а так же изменение ее численности.

· Биотические исследования. Охватывают экологические связи,которые наблюдаются в простых двух и многовидовых системах. Положены в основу мирового разнообразия

· Биоценотические  исследования. Изучают закономерности структуры систем, таких, как ярусность, мозаичность и т.п.

· Исследование экологии местовозрастаний. Опираются на знание требований отдельных видов, определенных в процессе аутэкологических исследований.

· Биосферные исследования. Задание – разработка прогноза возможных изменений биосферы под влиянием деятельности человека при разных вариантах развития.   

 

Тема 2

Свойства сложных систем

Биосистемы и основные принципы ее структурирования

Основные признаки живого

Живой организм – биологическая система с разной структурой упорядоченности, причем элементы организма в сумме не представляют сам организм. Только соединение их в эволюционно обусловленном порядке и соответствующие взаимодействия образуют организм как открытую систему и для нее характерно обмен вещества с окружающей средой и превращение энергии внутри системы.

Определение «живого» М. Волькенштейна: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, состоящие из биополимеров».

Основные признаки живого:

1. Обмен с окружающей средой;

2. Сложность и высокая степень организации живой материи;

3. Разнообразие (чем разнообразнее, тем устойчивей);

4. Способность извлекать, преобразовывать и усваивать энергию Солнца или питательных веществ;

5. Способность реагировать на внешние раздражители, гомеостаз по механизму обратной связи;

6. Способность к адаптации;

7. Размножение, развитие, редупликация, наследственность и изменчивость;

8. Историческое развитие от простого к сложному.

 

Образование биосистемы

Биосистема (биологическая система) – это система, элементами которой являются живые организмы любой степени организации.

Система – это совокупность элементов объединенных взаимообратными, взаимозависимыми  и облигатными связями для выполнения общей цели.

В основе любой биосистемы лежит биотическая компонента, которая представлена уровнями организации живой материи (степенями жизни). Способ образования и существования биосистемы есть обмен биотической компоненты любого уровня организации с окружающей средой веществом, энергией, информацией.

Таким образом, и биосистемы организованы иерархическим образом в соответствии с живой материей входящей в их состав.

С точки зрения системного подхода любая система (в том числе и биосистема) это реальная или мыслимая совокупность частей, целостные свойства, которых определяются обусловленным взаимодействием между частями или элементами системы, то есть,  систему можно определить как совокупность объектов, объединенных некой формой регулярных взаимоотношений для выполнения заданной функции.

По типу обмена все системы условно делятся на 3 типа:

1. изолированные системы, которые не обмениваются с окружающей средой веществом, энергией, информацией.

2. замкнутые, которые обмениваются энергией, но нет массообмена.

3. открытые, которые обмениваются с окружающей средой веществом, энергией, информацией.

Динамические систем ы, ее элементы находятся в состоянии обмена ВЭЧ. Любая биосистема – открытая динамическая система.

1. Тот факт, что структуру биосистем составляют биологические объекты определенного уровня организации, являются основой того, что и сами биосистемы ранжированы по степени организации и каждая биосистема представляет собой определенный уровень организации биосферы в целом.

2. Любая биосистема является  составляющей (элементом) соответствующий надсистем., а с другой стороны структуру этой системы составляют подсистемы.

Таким образом, принципом существования биосистемы является ее структурированность из подсистем и вложенность в надсистему.

3. Ни одна биосистема не существует сама по себе вне организации всех природных систем, составляющих биосистему.

 

Принцип эмерджентности

Еще математики теоретически пришли к выводу, что по мере объединения различных подмножеств в новое множество, у последнего возникают принципиально новые отличительные свойства.

Эта закономерность распространяется, прежде всего, на биосистемы.

Принцип эмерджентности состоит в следующем:

при объединении подсистем в систему появляются принципиально новые свойства, присущие системе более высокого ранга организации, которые невозможно описать исходя из свойств подсистем. Такие качественно новые свойства называются эмерджентные, а их появление в системах более высокого ранга называются принципом эмерджентности.

Как следствие принципа эмерджентности является разработка подходов к изучению экосистемы. С одной стороны необходимо изучать все совокупные свойства популяции (свойства подсистем), составляющих данную экосистему, но с другой стороны только общие законы функционирования биосферы определяют поведение экосистемы.

Второе следствие: целостная подсистема сохраняет устойчивость существования своих систем, которые могут частично включать в себя искаженные подсистем (разрушенных).

Парадигма Федорова:

Если до уровня популяции все биосистемы являются объектами изучения различных фундаментальных и таксономических естественных наук, то именно экосистема является уникальным объектом изучения экологии.

 

ВЫВОДЫ.

1. Биосистема состоит из биотической компоненты определенного уровня организации.

2. Биосистема образуется в результате обмена веществом, энергией, информацией биотической компоненты с СО.

 3. Все биосистемы иерархически ранжированы по степени организации вцелом, составляя единую структуру биосферы.

4.Ниодна биосистема не существует сама по себе. Каждая из них состоит из подсистем и является частью своей подсистемы.

5.В биосистемах более высокого уровня организации появляются качественно новые эмерджентные свойства, несводимые к совокупным свойствам подсистем низших уровней организаций.

6.Любая биосистема является открытой динамической системой.