Где предел терпения природы ?>

Где предел терпения природы

О биотической регуляции и перспективах сохранения жизни популярно

© Горшков В.Г., Макарьева А.М. (2002)

(Начало публикации здесь->)

Сколько же ненарушенных экосистем нам нужно?

Для ответа на этот вопрос необходимо разобраться в принципах устройства естественных экосистем. Жизнь любых организмов поддерживается за счет потребления энергии, которая в процессе жизни рассеивается в виде тепла. Растения используют солнечную энергию, а животные — энергию органических продуктов питания, которые синтезируются другими организмами (растениями или другими животными). Для того, чтобы экосистема (например, лес) была устойчивой, необходимо, чтобы скорости синтеза (продукции) и разложения («поедания») органического вещества совпадали. Иными словами, нельзя, например, допустить, чтобы животные съели все растения. Достигается это весьма хитроумным способом.

Продукция, производимая в естественной экосистеме растениями (листья, трава, древесина, цветы, ягоды и проч.) потребляется (съедается) организмами различных размеров, от бактерий до крупных млекопитающих. При этом наибольшая доля потребления, до 90%, приходится на самые маленькие организмы — бактерии и грибы, которые потребляют, в основном, отмершую органику (например, опавшую листву, отмершие ветки и стволы деревьев). На организмы средних размеров — насекомые и другие беспозвоночные — приходится до 10% всей продукции растений. Наконец, самым крупным животным, включая млекопитающих, в естественных экосистемах разрешается потреблять не более одного процента продукции экосистемы, рис. 3.

 РИС. 3. Относительные доли потребления органических веществ на суше организмами разных размеров. На вертикальной оси отложена относительная доля потребления продукции растений теми организмами, размер тела которых попадает в соответственный интервал по горизонтальной оси. (Так, например, организмы с размерами тела от 0.1 до 1 см потребляют около 5% продукции, производимой растениями экосистемы). Сплошная линия - универсальное распределение, наблюдаемое для всех ненарушенных экосистем на суше. Площадь под сплошной линией равна единице (100%). Величины в процентах обозначают относительные вклады различных частей гистограммы. Пунктирная линия описывает современное антропогенное возмущение наземной биоты. Площадь под антропогенным пиком (~10%) соответствует питанию человечества, скотоводству и потреблению древесины (Горшков, 1995).
РИС. 3. Относительные доли потребления органических веществ на суше организмами разных размеров. На вертикальной оси отложена относительная доля потребления продукции растений теми организмами, размер тела которых попадает в соответственный интервал по горизонтальной оси. (Так, например, организмы с размерами тела от 0.1 до 1 см потребляют около 5% продукции, производимой растениями экосистемы). Сплошная линия - универсальное распределение, наблюдаемое для всех ненарушенных экосистем на суше. Площадь под сплошной линией равна единице (100%). Величины в процентах обозначают относительные вклады различных частей гистограммы. Пунктирная линия описывает современное антропогенное возмущение наземной биоты. Площадь под антропогенным пиком (~10%) соответствует питанию человечества, скотоводству и потреблению древесины (Горшков, 1995).

Почему такая организация гарантирует устойчивость потоков энергии в экосистеме? Представим себе завод, имеющий дело со многими поставщиками, крупными и мелкими, которые с одинаковой, хотя и низкой, вероятностью могут либо завалить поставку, либо поставить в два раза больше деталей, чем нужно. Если завод закажет все необходимое количество деталей одному крупному поставщику, то поставка деталей будет очень нестабильной — иногда слишком много, иногда ничего. Такая ситуация соответствует гипотетическому случаю, когда всю продукцию в экосистеме съедает одно большое животное, например, слон. Некоторое время он может потреблять пищу сбалансировано, а затем случайно съесть все. Напротив, если распределить весь заказ на поставку деталей между многими мелкими поставщиками, то их случайные огрехи будут частично компенсировать друг друга, и поставка деталей будет более стабильной. Поэтому большая часть продукции в экосистеме потребляется самыми маленькими (и, следовательно, самыми многочисленными) организмами. Тем не менее, поскольку экосистеме для выполнения определенных функций необходимы и крупные животные, на них также отводится определенная доля продукции. Но так как потребление крупными животными нестабильно, то эта доля по абсолютной величине является малой, не более одного процента на организмы с массой более 10 кг. Иными словами, внутренняя организация экосистемы остается устойчивой благодаря низкой численности и, следовательно, низкой доле потребления крупных животных.

Исходя из известных характеристик устойчивых естественных экосистем, можно оценить современное состояние глобальной окружающей среды. В двадцатом столетии доля потребления человеком продукции глобальной биоты выросла до десяти процентов, что в десять раз превышает квоту, отводимую крупным животным в устойчивых естественных системах, рис. 3. Это означает, что для восстановления долговременной устойчивости глобальной окружающей среды и климата необходимо в десять раз уменьшить антропогенное давление человека на биоту. Для этого необходимо восстановить естественные экосистемы на большей части территорий суши, культивируемой в настоящее время человеком. Схожие количественные оценки могут быть получены из анализа современного круговорота углерода (Gorshkov, Makarieva, 1998; Горшков, Макарьева, 1999). (далее…)

GD Star Rating
loading...

Еще статьи на тему:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Подпишитесь на рассылку

Введите Ваш E-mail, что бы быть в курсе


Subscribe!