Саморегуляція - спроможність природної системи до відновлення внутрішніх властивостей після короткочасного природного або антропогенного впливу.

Саморегуляція заснована на принципі зворотних зв’язків окремих складових природних систем, підсистем і екологічних компонентів. Так, наприклад, штучний або природний вплив (полив, дощ, добрива) призвів до різкого зростання їжі для деяких тварин. Чисельність цієї популяції швидко почала зростати, вони стали поїдати весь корм, і незабаром корму стало недостатньо і чисельність даної популяції стала падати. В результаті зворотного зв’язку підтримується динамічна рівновага між потоками речовини й енергії у біосфері й окремих її частинах. До саморегуляції належить і процес самоочищення навколишнього середовища.

Самоочищення - спроможність середовища руйнувати, переробляти або переводити в індиферентний стан забруднюючі компоненти природного техногенного й побутового походження, які до неї потрапляють.

Очищення природного середовища від органічних забруднюючих речовин наступає в результаті мінералізації, а від неорганічних - унаслідок хімічних реакцій, що перетворюють їх у нешкідливі мінеральні сполуки. Деякі вищі рослини й мікроорганізми активно очищають середовище від забруднень, розщеплюючи не властиві природі речовини.

Узагальнюючи результати досліджень в області геології, палеонтології, біології й інших природничих наук, В. І. Вернадський прийшов до висновку, що біосфера - це "стійка динамічна система, рівновага якої установилася в основних рисах і незмінно діє протягом 1,5-2 млрд. років”. В. І. Вернадський показав, що стабільність біосфери за цей час виявляється в сталості її загальної маси (), енергії пов’язаної з живими речовинами () і середнього хімічного складу всього живого. Стабільність біосфери В. І. Вернадський зв’язував із тим, що функції життя в біосфері - біохімічні функції незмінні протягом геологічного часу, і жодна з них не з’явилася знову.

Усі функції живих організмів (створення газового середовища, окисні процеси, концентрація хімічних елементів і т. д.) не можуть виконуватися організмами будь-якого одного виду, а тільки їх комплексом. Звідси В. І. Вернадський робить важливий висновок: біосфера Землі сформувалася із самого початку як складна система з величезною кількістю видів, кожний з яких виконує свою роль у загальній системі.

Стабільність біосфери із самого початку була обумовлена її складністю.

В. І. Вернадському належить відкриття основного закону біосфери - кількість живої речовини є планетарною константою з часу архейської ери, тобто за весь геологічний час.

За цей час живі організми морфологічно змінилися, але кількість живої речовини залишалася незмінною. Як вважав В. І. Вернадський, у складній організації біосфери відбувалися, у межах живої речовини, тільки перегрупування хімічних елементів, а не корінна зміна складу і кількості.

Самоорганізація біосфери

 

Згідно другого закону термодинаміки, якщо розглядати Всесвіт як закриту систему, вона йде до своєї неминучої дезінтеграції, так як запас концентрованої енергії, за рахунок якої відбуваються усі процеси в біосфері, рано чи пізно буде вичерпаний.

Якщо запас корисної енергії у системі зменшується, то її здатність підтримувати організовані структури послабшується.

Високоорганізовані структури розпадаються на менш організовані. Міра внутрішньої невпорядкованості системи - ентропія - зростає.

Другий закон термодинаміки передбачає все більш однорідне майбутнє навколишнього середовища.

Теорія еволюції органічного світу розглядає біосферу як відкриту систему, яка знаходиться в не рівноважному стані й обмінюється речовиною, енергією й інформацією з навколишнім середовищем. Термодинаміка відкритих систем вивчає не рівноважні процеси. В їх описанні ключову роль відіграє поняття зменшення ентропії системи за рахунок процесів, які відбуваються у середині неї.

Відкриті системи безупинно флуктують. Іноді окрема флуктуація може стати (у результаті позитивного зворотного зв’язку) настільки сильною, що організація, яка існувала раніше,не витримує й руйнується. У цей переломний момент, у точці біфуркації, принципово неможливо пророчити, в якому напрямку буде відбуватися подальший розвиток: чи стане стан системи хаотичним, чи вона перейде на новий, більш високий рівень організації. Під дією випадкових чинників і добору відбуваються повільні кількісні зміни параметрів системи, що розвивається (еволюційний розвиток), а потім наступає перехід у новий стан (біфуркаційний розвиток). Біфуркаційні процеси роблять процес еволюції незворотнім.

Біфуркаційний механізм розвитку підтверджує можливість спонтанного виникнення порядку й організованості з безладдя й хаосу в результаті процесу самоорганізації. Хід розвитку біосфери зовсім не призводить до пониження рівня організації й зменшення різноманіття форм організмів та їх угрупувань; розвиток живої матерії відбувається від нижчих форм до вищих. Здатність відкритих систем до самоорганізації – одне з величезніших досягнень сучасної фізики. Очевидно, що при існуючих космічних і земних передумовах жива речовина біосфери здатна продовжувати свій “тиск” на зовнішні оболонки Землі й потенціал цього тиску аж ніяк не слабшає.

Антропогенний фактор, який викликає деградацію біосфери, слід розглядати як флуктуацію, викликану популяційним вибухом, який по законам регулювання, неминуче буде елімінований. Система - «суспільство – природа», по теорії Пригожина, досягнувши точки буфіркації, повинна буде перебудуватися.

Біфуркація – це імпульс, до розвитку біосфери по-новому, невідомому шляху. Яке місце в ньому посяде людство – це предмет спеціальних досліджень. Що ж до біосфери, то за її судьбу можна не хвилюватися, вона продовжить свій розвиток.

Питання для самоконтролю:

1.Які основні потоки енергії у екосистемах?

2. Який баланс енергії у екосистемах повинен виконуватися, щоб вона нормально функціонувала?

3. Що таке «трофічні ланцюги», «екологічні піраміди»?

4. Як здійснюються «біогеохімічні кругообіги речовини»?

5.За рахунок чого підтримується стійкість і саморегуляція екосистем

6. Які функції живої речовини у біосфері?

7. Які основні потоки енергії у біосфері, який їхній баланс?

8. Що таке біохімічні кругообіги речовини?

9. Що таке стабільність біосфери, як вона підтримується, у чому

виявляється?

10. Як здійснюється самоорганізація біосфери?

 

Лекція 5

 

Тема лекції: СОЦІОЕКОСИСТЕМИ, ЇХНЯ СТРУКТУРА І ЗАКОНИ ФУНКЦІОНУВАННЯ

 

План:

· Історія взаємовідносин людського суспільства і природи.

Чотири етапи розвитку глобальної соціоекосистеми нашої планети

· Поняття соціоекосистем, їх класифікація

· Структура соціоекосистем

· Функціонування соціоекосистем

· Соціоекосфера. Навчання Вернадського В.І.про ноосферу