Как мы уже знаем, все экосистемы состоят из живых и неживых элементов, которые постоянно взаимодействуют.

Эффективность и полноценность этого взаимодействия обеспечивает устойчивость системы.

Критериями устойчивости экосистемы являются:

- большое разнообразие видов и большая численность особей внутри вида

- длинные цепи питания (вытекает из первого)

- замкнутый круговорот веществ (вытекает из второго)

- саморегуляция (вытекает из всех трех пунктов)

Важно понимать, что все виды в экосистеме взаимосвязаны. Снижение количества особей одного вида влияет на численность других организмов. Например, численность консументов 1 порядка определяется численностью продуцентов, которые служат им пищей. В случае, если биоразнообразие мало, травоядные животные при снижении количества растения, которое они используют в качестве корма, не смогут найти ему альтернативу. Это может привести к их гибели. А это, в свою, очередь, повлияет на численность следующего элемента в цепи и так далее. Поэтому длинные и разветвленные пищевые цепи и сети являются признаком устойчивой системы.

Растительные и животные организмы, находясь во взаимосвязи с неорганической средой, включаются в непрерывно происходящий в природе круговорот веществ и энергии. Выполняя основные биохимические функции, живые организмы создают в биосфере круговороты важнейших биогенных элементов (углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора и серы), которые попеременно переходят из живого вещества в неорганическую материю. Этот круговорот возможен только при условии, что в пищевой цепи присутствует достаточное количество организмов всех уровней. Если круговорот будет прерван на каком-то этапе, биоценоз не сможет существовать без дополнительной помощи и поддержки. Например, снижение численности редуцентов гарантирует уменьшение поступления минеральных веществ в почву. Минеральные вещества необходимы продуцентам, при их отсутствии они не смогут также эффективно выполнять свою функцию – синтез органических веществ. Это повлияет на консументов: они не получат достаточно пищи, их численность сократится. Таким образом, замкнутый круговорот веществ также является признаком устойчивой экосистемы.

Примерами устойчивых экосистем являются экосистемы луга, дубравы, смешанного леса.

В случае, если в экосистеме разнообразие видов мало, круговорот веществ часто не может быть полноценным, и система не способна к саморегуляции. Такие системы называют неустойчивыми.

К неустойчивым экосистемам относят агроценоз.

Агроценоз – искусственная, созданная человеком экосистема. Перечислим его основные признаки и характеристики:

- не способен существовать без участия человека

- помимо солнечной энергии использует дополнительные виды энергии (человек вносит удобрения и специфическим образом обрабатывает посевы)

- преобладает монокультура (один вид растения)

- короткие пищевые цепи

- может быть незамкнутый круговорот веществ

- не способен к саморегуляции

- часто имеет более высокую продуктивность (урожайность) по сравнению с естественной экосистемой

Примеры агроценоза: пшеничное поле, вишневый сад.

Смена биоценозов

Саморегуляция в биогеоценозе – способность к восстановлению и поддержанию внутреннего равновесия биологического круговорота веществ в биогеоценозе после какого-то природного или антропогенного влияния (ураган, пожар, наводнение, вырубка леса и тд).

Устойчивые экосистемы способны к саморегуляции, однако не всегда они остаются неизменными.

Смена биогеоценоза – преемственное естественное поступательное развитие экологической системы, при которой один биоценоз сменяется другим. Вместо лесов в естественных условиях образуются болота, вместо болот – луга. Это происходит потому, что жизнедеятельность организмов способна постепенно изменять их среду обитания (микроклимат, почву, водный режим и тд). Этот процесс может идти быстро или медленно. Также смена биогеоценоза может быть вызвана стихийными бедствиями (пожар, наводнение) и деятельностью человека (осушение почв, земляные работы).

Сукцессия (от лат. succesio — преемственность, наследование) — последовательная закономерная смена одного биологического сообщества (фитоценоза, микробного сообщества и т. д.) другим на определённом участке среды во времени в результате влияния природных факторов (в том числе внутренних сил) или воздействия человека.

Сукцессии со сменой растительности могут быть первичными; они начинаются на лишенных жизни местах, и вторичными — восстановительными.

При первичной сукцессии происходит формирование биогеоценоза на первично свободном субстрате. Обычно это свободные горные породы или застывшая вулканическая лава. В таких условиях могут жить очень немногие организмы. Самыми первыми и непривередливыми становятся лишайники – пионеры сукцессии. Затем появляются мхи. Вместе они способны изменять расположенную под ними почву и приспосабливать ее к жизни других организмов. Поэтому через какое-то время на этой почве начинают появляться травянистые растения, а затем кустарники и деревья. Этот процесс обычно занимает длительное время (сотни лет).

К ней также относят естественную смену биогеоценозов.

Вторичная сукцессия происходит при повреждении уже существующих сообществ вследствие деятельности антропогенных (вырубка леса, пожары) и стихийных факторов. Она длится в течение десятков лет и часто приводит к восстановлению исходного сообщества.

Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией. В любой сукцессионной серии темпы происходящих изменений постепенно замедляются и заканчиваются формированием устойчивой стадии - климаксового сообщества.

Ни один вид растений или птиц не может процветать на протяжении всей сукцессии. По мере роста древостоя животное население в значительной степени меняет свой состав. Появляющиеся хищники и паразиты контролируют видовую структуру биоценоза. Поэтому последовательная и непрерывная смена видов во времени — характерная черта большинства сукцессионных процессов. В течение сукцессии биомасса живых организмов возрастает, а круговорот веществ увеличивается.