Екосистема - основната функционална единица в областта на екологията. То включва всички организми (биотични общност), функционират заедно в определена област, които си взаимодействат с физически носител, така че потокът на енергия създава добре дефинирана структура и циркулация на биотични вещества между живот и неживи части.

Според общата теория на екосистемните услуги имат общи свойства. характерни за сложни системи. Тези свойства включват: поникване, принципът елементи необходимо разнообразие, стабилност, липса на равновесие принцип изглед на метаболизма или енергия еволюция.

Появата (от английски появата -. Външен вид, външен вид) на системата - степента на не-reducibility на свойствата на системата за свойствата на съставните елементи. Системни свойства зависят не само от съставни елементи, но също така и от характеристиките на взаимодействието между тях (например, феномена на синергизъм, получена дори когато токсични вещества във взаимодействието на някои токсични съединения).

Принципът на необходимото разнообразие от елементи е да се гарантира, че всяка система не може да се състои от абсолютно същите елементи, всъщност, най-различни елементи, които го съставят, е необходимо условие за функционирането. Долната граница е равна на две разнообразие горната - клони към безкрайност. Разнообразието и наличието на различни фазови състояния на веществото, представляващи екосистемата се определи неговата хетерогенност.

Стабилност на динамична система и способността му да самосъхранение зависи от преобладаването на вътрешните взаимодействия на външния. Ако външният ефект върху биологичната система надвишава силата на своите вътрешни взаимодействия, това може да доведе до необратими промени или унищожаване на системата. Стабилен или стабилно състояние динамика на системата се поддържа непрекъснато извършва външна работа, която изисква приток на енергия, превръщайки го в системата и извън канала на системата.

nonequilibrium принцип е да се гарантира, че системите, работещи с участието на живите организми са отворени, така че те се характеризират с поток и изходящ поток от енергия и материя, която не може да бъде направено в състояние на равновесие. Следователно всяко екосистема е отворена, динамична, -neravnovesnuyu система.

Таблица 2. поведението на системата в равновесие и nonequilibrium области

Понятието баланс е един от основните моменти в областта на науката. От гледна точка на науката за, като синергия (от гръцки  - действаме заедно ;. интердисциплинарните изследвания поле на самоорганизация процеси и samodezorganizatsii в различни системи, включително и на живот, например, в популациите), има следните разлики между системите за равновесие и не-равновесни:

Системата реагира на външни условия.

поведението на системата на случаен принцип и не зависи от началните условия, но зависи от историята.

създава поток на енергия в процедурата за система по този начин неговата ентропията намалява.

Системата държи като едно цяло.

Системата може да бъде в състояние на равновесие и неравновесие; по този начин неговото поведение се различава значително (Таблица. 2). В съответствие с втория закон на термодинамиката към равновесие измина целия затворена система, т.е. системата не получава енергия от външната страна. В отсъствието на външна система на достъпа до енергия клони към равновесие състояние, при което ентропията е нула. В случая, когато системата не е в равновесие, в условията на образуване на нови структури, за които се нуждаете, както следва: 1) отвореността на системата; 2) си не-равновесно състояние; 3) наличието на колебания. Колкото по-сложна е системата, толкова по-многобройни видове колебания, които могат да доведат до нейното нестабилно състояние. Въпреки това, в сложни системи, съществуват връзки между части, които позволяват на системата да се поддържа стабилно състояние. Съотношението между резистентност, осигурява връзката между частите и нестабилност поради наличието на колебания е решена стабилност праг система. Ако се превиши този праг, системата влиза в критично състояние, което се нарича точка на бифуркация. В този момент, системата става нестабилна по отношение на колебанията и да отидете на ново състояние на стабилност. Тази разпоредба е от голямо значение в развитието на екосистемите. В точка на разклонение на системата, тъй като е между избора на един от няколко начина за еволюция.

По-голямата част от системите в природата се отнася за отваряне, обмен на енергия с околната среда, както и за предоставяне на информация. Водеща роля в естествените процеси не принадлежи към ред, стабилност и баланс, и нестабилността и липсата на равновесие, тоест, всички системи се колебаят. В точката на бифуркация системата не издържа и унищожени, и в този момент това е невъзможно да се предскаже какво състояние ще бъде: Ще хаотичното състояние на системата или тя ще се премести в нова, по-висока степен на разстройство.

на принципа на баланс в природата играе огромна роля. Shift в равновесие между видовете в същата посока, може да доведе до изчезване на двата вида. Например, унищожаването на хищници може да доведе до унищожаването на жертвите, чиито околната среда налягане може да се увеличи до такава степен, че те не разполагат с достатъчно храна. В природата има огромен брой равновесия, които поддържат общия баланс на природата.

Равновесие в природата не е статичен, а динамичен и е движение около една точка на стабилност. Ако стабилността на точката не се променя, тогава такова състояние се нарича хомеостаза (от гръцки  -. Същият, подобно и s - неподвижност, спрете). Хомеостаза - или способността на тялото да се поддържа стабилна система (динамично) равновесие в различни условия на околната среда.

Според принципа на равновесие, всяко физическо система с поток от енергия, преминаваща през него има тенденция да се развива към по-стабилно състояние. Хомеостаза съществуващ в природата, тя автоматично се извършва за сметка на механизми за обратна връзка. Young система неуредени отношения, като правило, са предмет на резки колебания и по-малко в състояние да устои на външни сътресения в сравнение с развитите системи, компонентите на които трябваше да се адаптират към всеки друг, който е преминал еволюционна адаптация.

Естествен баланс означава, че екосистемата поддържа стабилно състояние и някои параметри непроменени, въпреки влиянието на факторите на околната среда. Тъй като екосистема е отворена система, нейното стабилно състояние означава, че потокът на материята и енергията на потока на входа и на изхода се балансират.

Вследствие на това равновесие - е основен елемент на функционирането на характера, с които човек трябва да се съобразяват с обективните закони на природата, стойността, на която той е само началото да се реализират.

По вещество със системата за обмен на околната среда и енергетиката, тъй като класифицира както следва: 1) изолираната система (споделяне не е възможно); 2) затворената система (обмен не е възможно вещество, и обмен на енергия може да се извърши във всякаква форма); 3) отворени системи (всеки възможен обмен на материя и енергия).

Системи, които са свързани помежду си потоци от материя, енергия и информация, се наричат ​​динамични. Всяка жива система е динамична отворена система.

Без изключение, екосистеми и дори най-големият - на биосферата - са отворени, така че, за да функционира, трябва да получат и зареди с енергия. Поради тази причина, на концепцията за екосистемата трябва да вземе предвид съществуването на свързани помежду си и от съществено значение за функционирането на самостоятелно поддръжка и енергийни потоци на входа и на изхода, което означава, че реално функционираща екосистема трябва да има вход, а в повечето случаи, изходния тракт на рециклирани материали и енергия.

Степента на промените в околната среда на входа и на изхода са силно променливи и зависят от:

размер система: колкото по-малък е той, толкова по-зависими от външни влияния;

курс: по-интензивен обмен, толкова повече входящи и изходящи потоци;

балансиран аВтотрофична и хетеротрофни процеси: колкото по-обезпокоително, че в баланса, толкова по-големи трябва да са на притока на енергия от външната страна;

етап и степен на развитие на системата: млади системи се различават от зрял.

слънчева светлина енергия навлиза в екосистемата където photoautotrophic организми се превръща в химическата енергия, използвана за синтез на органични съединения от неорганичен. поток на енергия се насочва в една посока: входящата част на слънчевата енергия се превръща общност и продължават към етап качествено по-високо, се превръща в едно органично вещество, което е по-концентрирана форма на енергия от светлината; по-голямата част от енергията минава през системата и да го оставя. По принцип, енергията може да се натрупва и след това освободен или да се изнася, както е показано на Схема (нараснал на 1), но не може да се използва отново.

За разлика от енергийни хранителни вещества и вода от съществено значение за живота, може да се използва повторно. След умира организми разграждат органичните вещества и отново превърнати в неорганични съединения. Колективно, екосистемата може да бъде представена като една единица, където хранителните вещества от, абиотични компоненти включват биотични и обратно, т.е. налице е постоянна колоездене материя, включваща живо (биотично) и неживи (абиотични) компоненти.

Фиг. 1. Функционална схема на екосистемата

саморегулиращи се системи, които включват екосистема, важна роля играе отрицателна обратна връзка. На принципа на отрицателни механизми за обратна връзка се основават всички физиологични функции в всеки организъм и поддържане на постоянна вътрешна среда и вътрешните отношения на всяка саморегулираща се система.

Помислете за тази ситуация като пример за самопречистване на водните обекти. Да предположим, че под влиянието на външни фактори (приток в резервоара на плодородна почва и батерии) започва интензивно развитие на фитопланктона. Това води до увеличаване на растежа на зоопланктон и намаляване на концентрацията на минерали, което допринася за по-бързо и да се намали хищници върху растежа фитопланктона. След известно време, намаляване на животновъдството, поради липса на храна. Преходното увеличаване водна биомаса води до увеличаване на масата на детрит, които са хранителни бактерии, води до повишено възпроизвеждане. Бактериите, от своя страна, се разграждат детрит и по този начин освобождават батериите. Така цикълът се затваря и резервоара появят условия за ускоряване на развитието на фитопланктона. Цялата система има отрицателен обратен знак.

Положителна обратна връзка, напротив, не допринася за регулирането и да предизвика дестабилизация на системите, като им или което води до потисничество и смърт, или ускоряване на растежа, което обикновено е последвано от смущения и унищожение. Например, при всяко растение общност плодородието на почвата, култури от растения, на броя на мъртвите остатъци растения и хумус е оформен контур обратни положителни отношения. Такава система е в неустойчиво равновесие, тъй като загубата на почвата и хранителни вещества, в резултат на ерозия или премахване на културата без право на обезщетение за отстраняване на хранителни вещества води до намаляване на почвеното плодородие и продуктивността на растенията. Това явление се сблъскват нашите предци в ерата на наклонена черта и горят селското стопанство, в резултат на изтегляне от пазара на продукти, без да дължи обезщетение за отстраняване на рязко намаляване на почвеното плодородие, принуждавайки хората да напуснат някои райони и за разработване на нови такива.

По този начин, компонентите на екосистемата - е потока на енергия, цикълът на вещества биотични и абиотични компоненти и контрол за обратна връзка.

закони за околната среда, които характеризират функционирането на екосистемите:

Всяко физическо система може да се развива само чрез използването на материали, енергия и информация капацитет на околната среда. Напълно изолиран развитие е невъзможно. Основната последица от този закон:

а) производство напълно безотпадна не е възможно, като създаване на "вечно движение." Оптимално производство на циклични (отпадъци някои процеси са суровини за друга), неутрализация причина постоянна енергия и други отпадъци, разумна отлагане (изхвърляне) неизбежните остатъци; б) всички напреднали биосистеми, използването и модифицирането на околната среда на живот, е потенциална заплаха за по-малко организирани системи. Ето защо, в биосферата не може да бъде повторно възникване на живот - тя ще бъде унищожена от съществуващите организми. Ето защо, работи върху околната среда, трябва да се неутрализират тези въздействия, тъй като те могат да бъдат опустошителни за околната среда и човека.

Материята, енергия, информация и качество на някои природни системи са свързани помежду си така, че всяка промяна в един от тези фактори е функционалните, структурните, качествени и количествени промени във всички системи и тяхната йерархия.

Принципът на Льо Шателие - Браун: Когато външната дейност, която отпечатва на системата от състояние на устойчиво равновесие, това равновесие се измества към този процес, по-слабото външно действие.

Принципът на спестяване на енергия (L.Onzagera): вероятността за процеса в множество посоки, позволени от принципите на термодинамиката, то се осъществява, което осигурява минимално разсейване на енергия.

Принципът на опазването на ред (Пригожин): отворени системи ентропията не се увеличава, но намалява, докато, докато достигне постоянна стойност е винаги по-голяма от нула.

правило на Шрьодингер (за "сила" на тялото на отрицателна ентропия) разпореди тялото е по-висока от тази на околната среда и тялото дава в тази среда вече разстройство, отколкото получава.

Право увеличаване на хранителните вещества енергия (ентропия) Вернадски - E.S.Bauera: Всеки биологична система е в равновесие с околната среда и еволюционен разработката, увеличаване на въздействието му върху околната среда, ако не пречи на външни фактори.

Право максимизиране екосистема енергия: между конкуриращи се екосистеми, които са възможни в тази среда, печели този, който най-ефективно използва енергия и информация.

оптималност закон: състава и размера на частите на екосистемите не може да бъде произволно, и трябва да се гарантира оптимално функциониране на цялата система в условията на околната среда.

Право на реквизит Сорт: няма ефективна и устойчива екосистема не може да бъде изграден от идентични елементи.

Екосистема, която е загубила някои от неговите елементи, не може да се върне в първоначалното си състояние.

Намаляване на природен флората и фауната над праговата стойност, то лишава стабилността на среда, която не може да бъде възстановена от пречиствателни станции и създаване на преход към нула производствени отпадъци (V.G.Gorshkov). По време на експлоатацията на природните системи не може да премине отвъд, което позволява на тези системи за поддържане на свойствата на самообновяване (самоорганизация и саморегулиране).