Ökológiai egyensúly - biológia
Molekuláris iránytű a sejtek igazításához
Mi teszi a levelek öregedését ősszel
A keselyű gyöngytyúk demokráciája
Ekembo környezete: Az emberek nyílt tájakon is éltek
| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés
A búzafajtát vad füvek keresztezésével hozták létre
| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés
Árpa Pangenom: Mérföldkő az üveggyár felé vezető úton
Csökkentett táplálékfogyasztással, hosszabb élettartammal
Az állatmentes módszer megjósolja a nanorészecskék toxicitását
Sejtvándorlás: egy ismert fehérje újonnan felfedezett funkciója
Ökológiai egyensúly
Egy ökoszisztéma van ökológiai egyensúly, ha állapota külső zavarok nélkül nem változik. Az ökológiai egyensúly kifejezés szakkifejezéssel problematikussá vált, és már nem használatos abban az értelemben, hogy definiálásakor és bevezetésekor adták. Ma a kifejezést leginkább a tudományon kívül használják, és szinte mindig ítélkezési felhangokkal [1] [2] .
Az egyensúly rendszerelméleti leírása
A lehetséges egyensúlyi pontok matematikai leírásakor ezek stabilak vagy instabilak lehetnek. Az instabil egyensúlyi pont önmagában állandó, de a legkisebb zavarral másra változik (grafikus ábrázolásban a "potenciálhegy" tetején egyensúlyozna). Az "ökológiai egyensúly" általában csak stabil egyensúlyi pontokra utal (ezek egy "potenciális vályúnak" felelnek meg).
A modern, dinamikus felfogás magyarázata
Rendszerelméleti magyarázatok
Az egyensúly vizsgálatának megközelítései két egymást kiegészítő forrásból származnak:
Ha valaki megpróbálja felépíteni az egymással kölcsönhatásban lévő fajok egyszerű modelljeit, amelyeknek állítólag a természetes körülményeket kell képviselniük a stabilitás problémájának megoldása érdekében, a következőket figyeljük meg:
A természetes ökoszisztémákkal kapcsolatos megfigyelések számos jelzést szolgáltattak arról, hogy az itt említett modellkoncepciók alkalmazhatók lehetnek a természetes rendszerekre is. Különösen a több egyensúlyi rendszert már közvetlenül bemutatták a természetben. [5] [6]. Ez az ökológiai kutatások aktív területe, amelyen a további munkák folyamatosan megjelennek.
Az ökológiai egyensúlynak nevezett tényt az jellemzi, hogy a rendszer fejlődése önmagában nem vezet ki fix pontról vagy pályáról. Ezekben az esetekben az állapottérben lévő pontok halmazát invariánsnak nevezzük.
Valamely egyensúlyhoz tartozó tulajdonság a stabilitás. Az ökológiai rendszerek stabilitásának különböző típusai vannak. Hasznos például a következő osztályozás, amely a "fajszerkezet" összetételén alapul: [7]
- stabilitás az egyik olyan ökoszisztémához van rendelve, amelynek faji szerkezete lényegében változatlan marad külső zavarok esetén.
- Ciklikusság biztosítja, hogy a faji struktúra ingadozása, amelyet a környezeti feltételek rendszeres változásai okoznak, teljes mértékben és gyorsan átfut.
- rugalmasság létezik, még akkor is, ha a helyszínre jellemző katasztrofális stresszes helyzetek kompenzálhatók.
- ellenálló képesség az a képesség, hogy visszatérjen az eredeti állapotba, miután a fajok jelentősen eltolódnak más ökoszisztémák sorozatán keresztül (szukcesszió).
A stabilitás meghatározása szempontjából azonban nem kötelező az előforduló fajok időbeli változatlanságának sajátos formáira koncentrálni. Funkcionális ökoszisztéma-paraméterek (pl. Nettó elsődleges termelés, energiaforgalom) szintén használhatók.
Példák a modern felfogásra
A korábbi, statikus ötlet "A harmónia, a rend és az egyensúly" ökoszisztémákban ma már elavultnak számít. [8] A középső (mezotróf) talajon lévő többgödör rét példáján az ember által befolyásolt ökoszisztéma található, amely ciklikusan stabilnak nevezhető. A ciklikus zavar a kaszálás, amely rövid ideig beavatkozik a rendszerbe, de rendszeres beavatkozások révén hosszú távon stabil állapotot teremt. Amint a termesztést most elhanyagolják - vagyis már nem végeznek kaszálást, az évelők elterjednek, végül bokros borítás következik be. Ez az utódlás végül egy erdőben ér véget. Tehát van egy változás egy másik ökoszisztémában, amely ugyanolyan stabil lehet.
Az átmenet során a biocenózis nincs egyensúlyban. A stabilitás fogalma jelenleg értelmesen nem alkalmazható. Ez azonban nem jelenti automatikusan azt, hogy az egyensúlyhiányban lévő készletek automatikusan "kevésbé értékesek". [9] Itt kell megjegyezni, többek között, hogy a rendszerállapotok "értékének" betekintése nem vezethető kizárólag tudományos adatokból (lásd alább).
Az ökológiai egyensúly statikus felfogásával ellentétben bizonyos zavarok akár egy ökoszisztéma ellenálló képességét is erősíthetik, így az ökoszisztémák alkalmazkodóképessége aktívan kiépülhet. [10] Például bizonyos erdei ökoszisztémák aljnövényzetében a kisebb, térben korlátozott tüzek rendszeres, célzott kitűzése megakadályozza a nagy, ellenőrizetlen erdőtüzek hosszú távú kirobbanását, amelyek a korona területét is érintik. A nem rugalmas rendszerállapot példája lehet a túltrágyázott tó, amely forró nyáron "kibillenhet". Ennek eredményeként emésztett iszap képződhet egy ilyen politrofikus tóban és állandó oxigénellátás-hiányban, ami általában a biológiai sokféleség hirtelen csökkenéséhez vezet. A zavar elnyomja a tó önszerveződési képességét abban az értelemben, hogy az előző állapotba való visszatérés nagyon lassan megy végbe.
Időtartam, referenciaállapot, helyreferencia
A kritériumtól (napok, évek, évszázadok, geológiai korszakok) függően különböző eredmények vannak arra nézve, hogy mi tekinthető „stabilnak” vagy „egyensúlyban”. A nagyobb területhez kapcsolódó, úgynevezett klimax társadalom hosszú távú egyensúlyát kisebb léptékű eltérő ciklusdinamika alakíthatja. Ezt mutatják az őserdők fejlődésének legújabb, az úgynevezett mozaikciklus-koncepción alapuló tanulmányai. A helyi populációk kihalása természetes folyamat, különösen az úttörő helyeket gyarmatosító fajok esetében, csakúgy, mint a más területeken történő újjáalakulás (pl. Gyűrűs lombosok). A populáció stabilitásának vagy egyensúlyának kérdése attól is függ, hogy melyik térbeli referenciát választják.
Egyes ökoszisztémáknak évszázadokba telik a stabil állapot elérése; itt az ökológiai egyensúly gyakran még dinamikus nézet szerint sem mindig értelmezhető. Ennek oka, hogy a releváns környezeti hatások gyorsabban (és kiszámíthatatlanul) változnak, mint az ökoszisztéma képes reagálni. Ilyenek például a mérsékelt égövi erdő ökoszisztémái. Ezeknek sok évszázadra van szükségük ahhoz, hogy egy súlyos zavar után "visszatérjenek" a kezdeti állapotba. Emberi befolyás nélkül is klimatikus változásokra lehet számítani olyan időszakokban, amelyek elég erősek az utódlás irányának megváltoztatásához (vö. Kis jégkorszak). A „zavartalan rendszerdinamika” követelménye nagyrészt kitalált meghatározás, amelyet empirikusan nem lehet teljesíteni.
Az antropogén hatás figyelembevétele
Vitatott, hogy az emberi ökoszisztémákra gyakorolt hatásokat zavarnak kell-e tekinteni és milyen mértékben. [11] [12]
Értékelés és alkalmazás a természetvédelemben
Az olyan kifejezések, mint a „stabilitás” vagy az „egyensúly”, gyakran tartalmaznak normatív jelentést: sokan az egyensúlyhiányt fenyegetőbbnek tartják, mint a „harmonikus” egyensúlyt. Amikor az ökológiai egyensúly "megzavarásáról" beszélünk, általában implicit módon azt értjük, hogy beavatkozásra van szükség az egyensúly helyreállításához. [12] [13]
A kívánatos stabilitási tulajdonságokról vagy a kívánt ökoszisztéma-dinamikáról szóló tudományos vitában az „ökológiai egyensúly” érvelését már nem használják. Ha egy újonnan feltételezett rendszerállapot kevésbé produktív vagy alacsonyabb a biodiverzitás szintje, akkor szubjektív szempontból kevésbé lehet kívánatos. A természet- és fajvédelmi kérdések tárgya eddig gyakran egy bizonyos állapot megőrzése volt: Bizonyos növényközösséget vagy állatfajt meg kell őrizni - lehetőség szerint ugyanott és hasonló számban. Az utóbbi időben azonban egyre nagyobb tendenciák mutatkoznak, amelyek elmozdulnak egy ilyen konzervatívabb természetvédelmi koncepciótól. Ez egyrészt abból állhat, hogy a változást a természetes folyamatok részeként elfogadják a folyamatvédelem révén. [14] Másrészt a tájmegőrzési megközelítés célzott biotópkezeléssel aktívan folytathatja a biodiverzitás, valamint a táj esztétikai és kultúrtörténeti sajátosságainak védelmét. [15]
- A növényzet hierarchikus egységekbe sorolása (növényszociológia [16]), amely a 19. század elején, különösen Közép-Európában bővült, valószínűleg statikus kategóriákban erősítette a gondolkodást. Ezek az egységek, amelyeket manapság többnyire védelemre érdemesnek tartanak (pl. Genisto pilosae-Callunetum = szőrfűvirág), tipikus tájelemek voltak abban az időben, de részben fenntarthatatlan felhasználási módokon alapultak (a példában a szőrmorzsák a helyettesítő társadalmak a túlzottan felhasznált tölgyes erdőkkel), míg a mai táj más növényközösségek alakítják, mivel a (mezőgazdasági) felhasználás jelentősen megváltozott a 100 évvel ezelőttihez képest.
- Ha egy állatfaj azért terjed, mert javultak az életkörülményei, és ha ez a terjedés a természetvédelem, a fajvédelem és/vagy a vadászat más célfajainak kárára következik be, akkor gyorsan felmerül az igény, hogy az ökológiai egyensúly megőrzése érdekében állítsák le vagy állítsák le a terjedést. meg kell fordítani.
Mindkét esetben alaposabban megvizsgálva nem egyértelmű, miért kell a korábbi vagy a jelenlegi helyzetnek képviselnie a megőrzendő "ökológiai egyensúly" optimális állapotát.
- Bezzel [17] példaként a magas erdőt veszi fel, amely védőerdőként vagy faanyagként bizonyos funkciókat lát el, vagy tájat formál: "A túl sok patás vad megzavarja az erdőt, amely megfelel ennek a követelménynek. Az ember nem akarja megvárni, amíg az őz, az őz vagy a zerge az utódok túlzott kiaknázása révén megsemmisíti saját élőhelyét, így erőforráshiány miatt eltűnni kényszerülnek, majd az erdő hosszú időn át tartó hosszú ciklus során lehetőséget kap. Nyomatékosan kétséges, hogy egy ilyen szándékot, amely gyakran egy bizonyos fejlődési (utódlási) szakasz megállítását jelenti, helyesen „biológiai egyensúlynak” nevezik-e. Az "állandó kapcsolatok vagy struktúrák" lenne a megfelelőbb kifejezés. "
Az „ökológiai egyensúly” érve ezért alkalmatlan bizonyos közösségek vagy a biológiai sokféleség bizonyos állapotának megőrzésére, még akkor is, ha ez alapvetően empirikus és normatív szempontból megbízható kifejezés lenne. [12] A természetvédelem számos célfajánál gyakoriak azok a fenntartási intézkedések, amelyek a természetben előforduló szukcessziós folyamatok megzavarását, és ezáltal a természetesen kialakult "egyensúlyi állapot" megzavarását jelentik (pl. Úttörő fajok esetében, amelyek élőhelyként az utódlás korai vagy középső szakaszát igénylik). mint a vadmágus varangy, a fakólyom és a vörös hátú gyilkos).