Echilibru ecologic - biologie

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Orzul Pangenom: Reper pe drumul către planta de sticlă

Cu aport redus de alimente, durată de viață mai lungă

Metoda fără animale prezice toxicitatea nanoparticulelor

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Echilibru ecologic

Se află un ecosistem echilibru ecologic, dacă starea sa nu se modifică fără perturbări externe. Termenul echilibru ecologic a devenit problematic ca termen tehnic și nu mai este folosit în sensul în care a fost dat atunci când a fost definit și introdus. Astăzi, termenul este folosit mai ales în afara științei și aproape întotdeauna cu nuanțe de judecată [1] [2] .

Descrierea teoretică a sistemelor de echilibru

Atunci când se descriu matematic posibile puncte de echilibru, acestea pot fi stabile sau instabile. Un punct de echilibru instabil este constant în sine, dar se schimbă într-un altul cu cea mai mică perturbare (într-o reprezentare grafică s-ar echilibra pe vârful unui "munte de potențial"). „Echilibrul ecologic” se referă de obicei numai la puncte de echilibru stabile (acestea corespund unui „jgheab potențial”).

Explicarea conceptului modern, dinamic

Explicații ale teoriei sistemului

Abordările de investigare a echilibrului provin din două surse complementare:

Dacă încercăm acum să construim modele simple de specii care interacționează, care ar trebui să reprezinte condițiile naturale pentru a rezolva problema stabilității, observăm următoarele:

Observațiile asupra ecosistemelor naturale au furnizat numeroase indicații că conceptele model menționate aici pot fi aplicabile sistemelor naturale. În special, sistemele cu echilibre multiple au fost deja demonstrate direct în natură. [5] [6]. Este un domeniu activ de cercetare ecologică, pe care se publică continuu mai multe lucrări.

Ceea ce se numește echilibru ecologic se caracterizează prin faptul că dezvoltarea sistemului nu conduce de la sine dintr-un punct fix sau o orbită. În aceste cazuri, setul de puncte din spațiul de stare se numește invariant.

O calitate care aparține unor echilibre este stabilitatea. Există diferite tipuri de stabilitate a sistemelor ecologice. De exemplu, următoarea clasificare, care se bazează pe compoziția „structurii speciilor”, este utilă: [7]

stabilitate unul este atribuit unui ecosistem a cărui structură a speciilor rămâne esențial neschimbată în cazul unor perturbări externe.
Ciclicitatea asigură că fluctuațiile structurii speciilor cauzate de modificările regulate ale condițiilor de mediu sunt complet și rapid traversate.
elasticitate există, chiar dacă situațiile stresante catastrofale care sunt tipice pentru locație pot fi compensate.
Reziliență este capacitatea de a reveni la starea inițială după ce speciile semnificative se schimbă printr-o serie de alte ecosisteme (succesiune).

Cu toate acestea, concentrarea asupra formelor specifice de invarianță temporală a speciilor care apar nu este obligatorie pentru o definiție a stabilității. Se pot utiliza și parametrii funcționali ai ecosistemului (de exemplu, producția primară netă, cifra de afaceri a energiei).

Exemple de concepție modernă

Ideea statică anterioară „De armonie, ordine și echilibru” în ecosisteme este acum considerată învechită. [8] În exemplul unei pajiști multi-groapă pe solul mediu (mezotrof), este un ecosistem influențat de om, care poate fi descris ca stabil ciclic. Perturbarea ciclică este tunderea, care intervine în sistem pentru o perioadă scurtă de timp, dar creează o stare stabilă pe termen lung prin intervenții regulate. De îndată ce managementul este neglijat - adică Dacă cosirea nu mai este efectuată, plantele perene se răspândesc și, în cele din urmă, apare acoperirea tufișului. Această succesiune se încheie în cele din urmă într-o pădure. Deci, există o schimbare la un alt ecosistem care poate fi la fel de stabil.

În timpul tranziției, biocenoza nu este în echilibru. Conceptul de stabilitate nu este aplicabil în mod semnificativ în acest moment. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă automat că stocurile în dezechilibru sunt automat „mai puțin valoroase”. [9] Ar trebui remarcat aici, printre altele, că ideile despre „valoarea” stărilor sistemului nu pot fi derivate exclusiv din date științifice (vezi mai jos).

Spre deosebire de concepția statică a echilibrului ecologic, anumite perturbări pot chiar întări rezistența unui ecosistem, astfel încât adaptabilitatea ecosistemelor să poată fi construită activ. [10] Stabilirea obișnuită, focalizată, a unor incendii mai mici, limitate spațial, în tufișurile anumitor ecosisteme forestiere este menită să prevină apariția pe termen lung a incendiilor forestiere mari, necontrolate, care afectează și zona coroanei. Un exemplu de stare a sistemului non-rezistent ar fi un lac supra-fertilizat care se poate „răsturna” într-o vară fierbinte. Ca rezultat, nămolul digerat se poate forma într-un astfel de lac poltrofic și o scădere permanentă de oxigen, ceea ce duce de obicei la o scădere accentuată a biodiversității. Perturbarea copleșește capacitatea lacului de a se organiza în sensul că revenirea la starea anterioară are loc foarte încet.

Interval de timp, stare de referință, referință de locație

În funcție de amploarea observației (zile, ani, secole, epoci geologice), rezultă diferite rezultate pentru ceea ce poate fi considerat „stabil” sau „în echilibru”. Echilibrul pe termen lung al unei așa-numite societăți climax legate de o zonă mai mare poate fi modelat de diferite dinamici ciclice la scară mai mică. Acest lucru este demonstrat de studii recente privind dezvoltarea pădurilor primitive bazate pe așa-numitul concept de ciclu mozaic. Dispariția populațiilor locale este un proces natural, în special pentru speciile care colonizează siturile pionierilor, la fel ca și restabilirea în alte situri (de exemplu, pluvii inelați). Problema stabilității sau echilibrului populației depinde și de referința spațială aleasă.

Unele ecosisteme durează secole pentru a obține o stare stabilă; aici echilibrul ecologic de multe ori nu poate fi întotdeauna definit în mod semnificativ, chiar și conform unei perspective dinamice. Acest lucru se datorează faptului că influențele relevante ale mediului se schimbă mai repede (și imprevizibil) decât poate reacționa ecosistemul. Un exemplu sunt ecosistemele forestiere din zona temperată. Acestea au nevoie de multe secole pentru a „reveni” la o stare inițială după o tulburare severă. Chiar și fără influența umană, totuși, schimbările climatice pot fi de așteptat în astfel de perioade care sunt suficient de puternice pentru a schimba direcția succesiunii (cf. Mică Epocă Glaciare). Cerința „dinamicii sistemului netulburat” este în mare parte o definiție fictivă care nu poate fi îndeplinită empiric.

Considerarea influenței antropice

Este controversat dacă și în ce măsură impactul uman asupra ecosistemelor trebuie considerat o perturbare. [11] [12]

Evaluare și aplicare în conservarea naturii

Termeni precum „stabilitate” sau „echilibru” conțin adesea un sens normativ: mulți oameni percep dezechilibrele ca fiind mai amenințătoare decât un echilibru „armonios”. Când se vorbește despre o „perturbare” a echilibrului ecologic, de obicei se presupune implicit că este necesară o intervenție pentru a restabili echilibrul. [12] [13]

În discuția științifică despre proprietățile de stabilitate dorite sau dinamica ecosistemului de dorit, argumentul „echilibrului ecologic” nu mai este folosit. Dacă un sistem nou asumat este mai puțin productiv sau are un nivel mai scăzut de biodiversitate, poate fi, pe o bază subiectivă, mai puțin de dorit. Subiectul problemelor legate de protecția naturii și a speciilor a fost până acum adesea păstrarea unei anumite condiții: ar trebui păstrată o anumită comunitate de plante sau specii de animale - dacă este posibil în același loc și într-un număr similar. Cu toate acestea, recent au existat tendințe în creștere care se îndepărtează de un astfel de concept de conservare a naturii mai conservator. Pe de o parte, aceasta poate consta în acceptarea schimbării ca parte a proceselor naturale prin protecția proceselor. [14] Pe de altă parte, o abordare de conservare a peisajului cu gestionarea țintită a biotopului poate urmări în mod activ protecția biodiversității și caracteristicile estetice și cultural-istorice ale peisajului. [15]

Catalogarea vegetației în unități ierarhice (sociologia plantelor [16]), care se extindea la începutul secolului al XIX-lea, în special în Europa Centrală, a întărit probabil gândirea în categorii statice. Aceste unități, care astăzi sunt considerate mai degrabă demne de protecție (de exemplu, Genisto pilosae-Callunetum = estera), erau elemente tipice de peisaj la acea vreme, dar se bazau pe un mod de utilizare parțial nesustenabil (în exemplu, pajiștile de esteri sunt comunități de substituție pentru comunitățile de pădure de stejar suprautilizate), în timp ce peisajul de astăzi este modelat de alte comunități de plante, deoarece utilizarea (agricolă) sa schimbat semnificativ față de acum 100 de ani.
Dacă o specie de animal se răspândește, deoarece condițiile de viață pentru aceasta s-au îmbunătățit și dacă această răspândire apare (de asemenea) în detrimentul altor specii țintă de conservare a naturii, protecția speciilor și/sau vânătoare, apare rapid cererea ca răspândirea să fie oprită sau oprită pentru a păstra echilibrul ecologic ar trebui inversat.

În ambele cazuri, la o inspecție mai atentă, nu este clar imediat de ce situația anterioară sau actuală ar trebui să reprezinte starea optimă a unui „echilibru ecologic” care trebuie păstrat.

Bezzel [17] ia ca exemplu pădurea înaltă, care îndeplinește anumite funcții ca pădure de protecție sau resursă lemnoasă sau modelează un peisaj: "Prea mult joc copit deranjează pădurea care îndeplinește această cerință. Nu se dorește așteptarea până când cerbii, căprioarele sau caprioarele și-au distrus propriul habitat prin supraexploatarea descendenților, astfel încât sunt forțați să dispară din cauza lipsei de resurse și atunci pădurea își are șansa într-un ciclu lung care se întinde pe perioade lungi. Dacă o astfel de intenție, care deseori echivalează cu oprirea unui anumit stadiu de dezvoltare (succesiune), este corect descrisă ca „echilibru biologic”, se pune sub semnul întrebării. „Relații sau structuri constante” ar fi expresia cea mai potrivită ”.

Argumentul „echilibrului ecologic” este, prin urmare, nepotrivit pentru conservarea anumitor comunități sau a unui anumit statut al biodiversității, chiar dacă ar fi un concept care era fundamental fiabil din punct de vedere empiric și normativ. [12] Pentru multe specii țintă în conservarea naturii, sunt obișnuite măsuri de îngrijire care perturbă procesele de succesiune care apar în mod natural și, astfel, perturbă „starea de echilibru” stabilită în mod natural (de exemplu, pentru speciile pioniere care necesită etapele timpurii sau medii ale succesiunii ca habitat cum ar fi broasca natterjack, woodlark și roșu ucigaș).