Экосистема – это единый, внутренне взаимообусловленный однородный природный комплекс

Здесь, наверное, следует сказать несколько слов о том, что такое однородность. В физике И. Ньютона, как вы помните, пространство считается изотропным и однородным, а время – анизотропным, но тоже однородным. Под однородностью при этом понимается равноправность всех точек пространства и «стрелы» времени. (Время рассматривается как чистое дление, направленное от прошлого к будущему.)

Понятие однородности является фундаментальным и в кристаллографии. Это одно из основных свойств кристаллов, наряду с такими свойствами как анизотропия, способность к самоогранению и симметрия. Оно означает, что два любых участка, если они имеют одинаковые форму и ориентировку, одинаковы по своим свойствам.

В 1990 г. автором было предложено понятие однородной неоднородности, которая рассматривалась как инвариантная для системы статистическая характеристика изменчивости признака [предисловие А. Павлова к книге Патякина В.И., Тишина Ю.Г., Базарова С.М. «Техническая гидродинамика древесины» (М.: Лесн. промышленность, 1990)]. Нам кажется, что для понимания однородности экосистем правильнее было бы опираться именно на идею инвариантности их статистических оценок. Наверное, речь должна идти не об одинаковости по составу и типу взаимодействий, а об одинаковости статистических оценок вещественной и полевой структур биогеоценозов.

Размеры экосистем могут быть очень разными. Например, это может быть бухта, залив, море и т.п. Чем больше экосистема, чем она сложнее и разнообразнее по количеству компонентов и связям, тем она устойчивее и тем более независима от прилегающих к ней других систем и, в частности, человека. Понятно, что человеку легче и быстрее отравить бухту, чем крупный залив, а залив – менее сложно, чем море или океан. Хотя вы понимаете, что «легче» или «сложнее» не означает «невозможно».

По существу, экосистема (биогеоценоз) – это элементарная структурная единица биосферы, это ее классификационный «кирпичек». В тоже время и сама биосфера является ничем иным как планетарной экосистемой. Таким образом, не только целостность и автономность каждого биогеоценоза проявляется через не аддитивные параметры, но и сами экосистемы обладают не аддитивными свойствами:

Σ экосистема_i ≠ биосфера,

где i – все экосистемы на Земле.

Важно отметить, что взаимодействие живого и косного состоит не только в том, что среда определяет тип биоценозов, т.е. состав животнорастительных сообществ, но и сами эти сообщества изменяют среду, оптимизируя ее для своего существования и развития.

Исследования экосистем показали, что их индивидуальные черты, их облик формируются довольно небольшим числом видов, составляющих так называемое ядро биогеоценозов, иначе – их доминанту. Другие, как правило, очень многочисленные виды, создают как бы информационный шум экосистем. Они называются спутниками или саттелитами. Доминанты формируют продуктивность экосистемы, ее тип, масштаб участия в круговороте вещества и иерархическое место в биосфере. Сателлиты же являются гарантами устойчивости экосистемы, поскольку именно они принимают на себя первые «удары судьбы».

Исследования экосистем привели к их структурному расчленению на четыре составляющие:

1) абиотические факторы (факторы – действующие силы, вызывающие те или иные процессы) – основные компоненты неорганической части среды;

2) производители, или продуценты, – автотрофные элементы (зеленые растения);

3) крупные потребители, или макроконсументы, – гетеротрофные [Troph – питание (англ.)] организмы (животные, которые пожирают другие организмы или измельченные органические вещества);

4) разлагатели, или микроконсументы, – бактерии, которые разлагают мертвую протоплазму, адсорбируют продукты распада и освобождают простые вещества, используемые далее продуцентами.

Связь продуцентов и консументов формирует в экосистеме некие структурные уровни, называемые трофическими, или пищевыми. Трофические уровни характеризуются биомассой, представляющей собой количество или массу организмов на единице площади. В структуре экосистем очень важным элементом является представление о так называемой экологической нише. Это абстрактное понятие, обозначающее ту функцию, которую выполняет организм в экосистеме. Например, кенгуру, бизон, корова занимают одну и ту же экологическую нишу в различных экосистемах Австралии, Северной Америки и, скажем, Европы.

Таким образом, оказывается, что для сохранения экосистемы главным является не столько сам вид живого организма, сколько его функции. Иными словами, речь может идти о сохранении экологических ниш. И способов здесь существует довольно много, как естественных, так, наверное, и искусственных.

Несмотря на то что даже по определению биогеоценозы – это нечто устойчивое и стабильное, они не являются чем-то неизменным и вечным.

Они эволюционируют: в результате накопления новых качеств появляются и новые биогеоценозы. Это явление называется сукцессией [succession – последовательность, серия (англ.)].

В целом это процесс упорядоченный и направленный от менее устойчивых экосистем к более устойчивым, так называемым коренным системам. Это как бы предельные структуры с высокой степенью инерционности. Они хорошо сбалансированы как по многочисленному набору видов животных, так и по соответствующему ему растительному сообществу. Все структурные компоненты таких экосистем настолько хорошо приспособлены к сообитанию, все экологические ниши так плотно «укомплектованы», что всякое внедрение новых видов практически невозможно, а если говорить более строго, – сведено к минимуму.

Примерами такой направленной сукцессии могут служить цепочки: озеро → торфяное болото или ольховники, осинники, березняки → еловые леса.

Способность экосистем к сукцессии – качество исключительно важное. Оно открывает возможности к управлению экосистемами. Человек может не только охранять природу, но и менять ее. Задача заключается лишь в том, чтобы направляемая человеком сукцессия «не рождала чудовищ».

Со времен Э. Геккеля экология развивалась как одно из направлений биологии. В экологические системы человек не включал себя. Он их придумал и, как творец, стоял над ними. Осознание того, что человек сам является частью не только биосферы, но и всех составляющих ее экосистем любого ранга пришло относительно недавно, когда как бы вдруг заговорили об окружающей нас среде. Человек осознал, что на Земле он, вообще говоря, также вездесущ, как и вода. Оказалось, что

Человек везде.

Человек присутствует даже там, где его самого нет. Казалось бы, что его нет в дальнем Космосе, его нет в мантии и ядре Земли. Но это только на первый поверхностный взгляд. А наши радиосигналы к окраинам Метагалактики, а наша «сейсмическая деятельность», проникающая в глубины планеты? Это же тоже присутствие. О поверхности Земли и говорить уж не приходится. А если принять допущение Пьера Тейяра де Шардена, что всякая энергия имеет психическую природу... вот мы с вами и покраснели от стыда за великие преобразования людей.

По существу, геккелевская, или биологическая, экосистема и есть для человека окружающая среда в том понимании, которое в этот термин вкладывается:

экосистема ≡ окружающая среда.

Но как только мы начинаем говорить о взаимодействии человека с окружающей средой, о прямых и обратных связях в этом «тандеме», мы переходим к обсуждению новой системы, включающей ранее не учитываемые элементы, такие как «разум» и «дух» со всеми их многочисленными атрибутами культуры, политики, религии, социологии и т.д. Все это взаимодействует с геккелевскими экосистемами. Здесь нужен новый термин, поскольку существующий – экосистема, – вообще говоря, вполне подходящий, уже занят, также как и его синонимы: биогеоценоз и окружающая среда.

Общее название сферы, в которой происходит деятельность человека, пожалуй, уже найдено – это понятие ноосферы, введенное в науку В.И. Вернадским. Но, поскольку человек взаимодействует и с конкретными экосистемами в различных частях ноосферы, остается незаполненым вторая половина тождества:

ноосфера ≡ Σ(?).

Не хотелось бы за знаком вопроса видеть только новый, но все же еще один, просто термин. Сегодня так нельзя. За термином должен стоять какой-то хотя бы гипотетический физический смысл. Во всяком случае, желательно, чтобы стоял.

Не будем уходить в сторону от основной темы этого раздела, а только скажем, что современная физика пытается рассматривать ноосферу как специфическую материальную среду под названием торсионные поля тонкого мира, понимая под ним спиновые поляризационные состояния физического вакуума. (В физике спин – это собственный момент количества движения электрона.) Этот вопрос только начинает исследоваться. Но все же уже сейчас хотелось бы рискнуть и в нашем тождестве заменить знак вопроса на понятие торсионная система.

Это элемент, или ячейка, ноосферы. Торсионные системы, на наш взгляд, могут рассматриваться как аналоги экосистем в биосфере. Они представляют целостные и автономные структурные образования в ноосфере, основанные на торсионном взаимодействии человека с окружающей средой (экосистемами).