Экологическая система. Экосистемный ответ на токсическое воздействие
Под экологическими системами в широком смысле понимают совокупность совместно обитающих организмов и физических условий их существования, взаимодействующих таким образом, что поток вещества и энергии создает четко определенные биологические структуры.
Проблема оценки состояния таких экосистем опирается на чисто интуитивное представление о "хорошей" и "плохой" системе. Оно носит четко выраженный антропоцентрический характер и предполагает, что "хорошие" экосистемы даже при значительных внешних воздействиях не имеют видимых нарушений структуры. В связи с этим приведем определение С.С.Шварца "хорошего" биогеоценоза, который должен отвечать следующим требованиям.
- Продукция (биомасса) на всех основных трофических уровнях должна быть высокой, превышение фитомассы над зоомассой не должно быть резко выражено.
- Высокой продукции должна соответствовать высокая продуктивность. Это необходимо для быстрой компенсации возможных потерь биомассы на отдельных трофических уровнях в результате внешнего воздействия, так как высокая продукция сама по себе не гарантирует достаточную компенсаторную активность биологических систем.
- Разнородность трофических уровней и структура экосистемы в целом должны способствовать высокой стабильности биоценоза в широком диапазоне внешних условий.
- Высокая резервная активность (способность к быстрой перестройке структуры сообществ) должна дополнять высшую степень продуктивности и стабильности экосистемы, что поддерживает биогеоценоз в оптимальном состоянии при изменении условий среды.
Удовлетворение этим требованиям для "хорошего" биоценоза обязательно как для развития в естественной среде, так и в среде, подвергшейся токсическому загрязнению. При этом возникает соблазн оценить "хорошую" экосистему количественным путем ранжирования доступных для измерения параметров. Главное в этом анализе — выбрать наиболее информативные признаки, характеризующие состояние основных компонент системы и подходы, позволяющие интегрировать эти частные информационные параметры для получения представления о состоянии экологической системы в целом.
В экологических системах, подверженных токсическому действию, неблагоприятные последствия могут проявляться на всех уровнях организации биологических систем от молекулярно-генетического до ценотического. Однако всегда существует ограничение в полном предсказании состояния системы по показателям иерархически ниже расположенных уровней. Поэтому для получения полного и всестороннего представления о реакции экосистем на токсическое загрязнение среды следует учитывать показатели всех структурно-функциональных уровней биогеоценозов. В соответствии с этим можно выделить следующие две основные группы характеристик экосистемного уровня.
• Показатели, отражающие состояние экосистем на ценотическом уровне: оценка круговорота вещества и энергии; видовое разнообразие экосистем.
• Показатели популяционного уровня.
Говоря о показателях круговорота, фактически мы имеем в виду интегральные характеристики, которые отражают потоки вещества и энергии между отдельными компонентами экосистемы, а также запас и скорость их возобновления.
