Устойчивость и стабильность экосистем: определение, различия и примеры

В экологической науке термины «стабильность» и «устойчивость» часто употребляются как синонимы для описания способности экосистемы противостоять внешним воздействиям. Однако более целесообразно их разграничение. Стабильность предлагается понимать как способность системы сохранять свою структуру и функциональные свойства при воздействии внешних факторов. Устойчивость (или резистентность) — это способность экосистемы возвращаться в исходное или близкое к нему состояние после снятия нагрузки, то есть ее способность к самовосстановлению.

Для более полного описания реакций экосистем на внешние воздействия используются дополнительные понятия: упругость и пластичность. Упругая система способна воспринимать значительные воздействия, не меняя кардинально своей структуры, но при достижении порогового значения может разрушиться. Пластичная система более чувствительна к воздействиям, «прогибается» под ними, но после снятия нагрузки относительно быстро возвращается к исходному состоянию.

Классическим примером упругих экосистем являются климаксные сообщества: хвойные леса, коренные тундровые биоценозы, типчаково-ковыльные степи. Они высокостабильны в определенном диапазоне условий, но при их превышении могут необратимо разрушиться. Примером пластичных экосистем служат производные лиственные леса (березняки, осинники), которые выдерживают более сильные рекреационные нагрузки и загрязнения, гибко адаптируясь к ним, и затем успешно восстанавливаются.

Существует универсальный экологический закон, сформулированный У. Р. Эшби: «разнообразие — синоним устойчивости». С этой точки зрения, бедные видами экосистемы тундры или пустыни считаются малоустойчивыми, а высокопродуктивные тропические леса — максимально устойчивыми. Для маловидовых систем характерны вспышки численности отдельных видов, например, леммингов в тундре, из-за слабости сдерживающих механизмов (конкуренции, хищничества).

Как низкостабильные и неустойчивые традиционно рассматриваются агроценозы (агросистемы) и монодоминантные сосняки на бедных почвах из-за их простой структуры и малого видового разнообразия. Однако при детальном анализе с разделением понятий стабильности и устойчивости их оценка меняется. Так, сосняки на бедных песках, согласно данным Таблицы 4, демонстрируют высокую стабильность и устойчивость, несмотря на низкое разнообразие.

Таблица. 4. Характеристики устойчивости и стабильности отдельных экосистем

Это парадоксальное на первый взгляд явление объясняется биолого-экологическими свойствами вида-эдификатора — сосны обыкновенной. Данный вид обладает высокой пластичностью:

1. Он реагирует на изменения (например, уплотнение почвы) снижением продуктивности, но редко полным распадом.
2. На бедных субстратах у сосны практически нет конкурентов, что позволяет ей быстро восстанавливаться после нарушений, формируя эдафический климакс (почвенно-обусловленное конечное сообщество).

Напротив, сосняки на богатых почвах, отличающиеся большим видовым разнообразием, имеют низкую стабильность и устойчивость. В этих условиях сосна является лишь промежуточной сукцессионной стадией и легко вытесняется более конкурентоспособными видами, например, елью, особенно после нарушений типа пожаров.

Таким образом, ключевым фактором, определяющим стабильность и устойчивость экосистемы, является не столько общее видовое разнообразие, сколько экологические свойства видов-доминантов и эдификаторов, их способность адаптироваться к конкретным условиям среды и сопротивляться внешним воздействиям. Это важное уточнение позволяет более точно прогнозировать реакции природных комплексов на антропогенные нагрузки и природные катаклизмы.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Н. А. Воронков

Источник: Основы общей экологии

Публикации предназначены для студентов всех специальностей, изучающих экологию как общекультурную дисциплину, а также для учителей, учащихся старших классов и всех интересующихся вопросами экологии.