Екологія - Васюкова Г.Т. - 3.5. Стабільність біосфери

Біосфера виступає як надзвичайно складна екосистема, яка працює у стаціонарному режимі на основі саморегуляції всіх складових її частин і процесів.

Стабільність біосфери заснована на високому рівні різноманіття живих організмів, окремі групи яких виконують різні функції, які забезпечують визначену швидкість фіксації сонячної енергії та біогенної міграції атомів.

У нормальному стані будь-якій екосистемі і біосфері в цілому властивий стійкий стан, що має назву гомеостаз, який характеризується динамічною рівновагою між народжуваністю та смертністю, споживанням і звільненням речовини й енергії. Окремі екосистеми, а отже і біосфера, постійно піддаються зовнішньому впливу, який намагається вивести їх із рівноваги. Якщо цей вплив не занадто великий, тоді в ході екологічного дублювання порушені зв'язки замінюються іншими і процес передачі речовини й енергії продовжується. Відповідно до закону внутрішньої динамічної рівноваги - речовина, енергія й інформація в цілому взаємозалежні і будь-яка зміна одного з цих показників викликає зміну всіх інших показників, причому ці зміни відбуваються в напрямку, що забезпечує зберігання загальної суми матеріально-енергетичних і динамічних якостей системи, тобто й стійкість. Згідно принципу Ле-Шательє будь-які зовнішні впливи, що виводять систему зі стану рівноваги, викликають у Цій системі процеси, що намагаються послабити зовнішній вплив та повернути систему в початковий рівноважний стан.

Таким чином, окремі екосистеми і біосфера в цілому пручаються впливам, які намагаються порушити їх стабільність.

Стабільність біосфери - спроможність біосфери зберігати свій стан, протистояти внутрішнім збуренням, включаючи будь-які антропогенні впливи, шляхом вироблення в ній саморегулюючих механізмів.

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

Саморегуляція заснована на принципі зворотніх 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 зворотнього зв'язку підтримується динамічна рівновага між потоками речовини й енергії в біосфері й окремих її частинах.

До саморегуляції належить і процес самоочищення навколишнього середовища.

Самоочищення - спроможність середовища руйнувати, переробляти або переводити в індеферентний стан забруднюючі компоненти природного, техногенного і 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 і мікроорганізми активно очищують середовище від забруднень, розщеплюючи не властиві природі речовини.

Узагальнюючи результати досліджень в галузі 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 (=10¹⁹ т), енергії, пов'язаної з живими речовинами (= 10¹⁹ т) 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.

Всі 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 з самого початку як складна система з величезною кількістю видів, кожний із яких виконує свою роль у загальній системі.

Стабільність біосфери з самого початку була зумовлена 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.