Úvaha o ekologickej stabilite, ekologickej rovnováhe a spätnej väzbe

Abstract:

This article is dealing with ecological stability as the science, and possibilities of its detection. I describe the basic knowledge about ecological stability. I have mentioned other positive relationship between the ecological stability and the energy in introduction. I analyse the possibilities of its detection through productive (energy) ecology. I tried to describe troubles joined to it. I think the most interesting opinion of the whole article is a hypothesis that the dependence of ecological stability and energy which is necessary for sustaining of momentary state is constant ! I peculiarly devote to feedback. I think that feedback has a great influence on ecological balance. The article indicate that there is my deep doubt about the influence of feedback on ecological stability that is why I have just used the word balance.

Abstrakt:

Tento článok sa zaoberá ekologickou stabilitou ako takou, a možnosťami jej zisťovania. Popisujem základné poznatky o ekologickej stabilite. Už v úvode uvádzam vzájomne pozitívny vzťah ekologickej stability a energie. Analyzujem možnosti jej zisťovania cestou produkčnej ekológie. Snažím sa popísať problémy s tým spojené. Pravdepodobne najzaujímavejším názorom celého článku je hypotéza, že a energie nutnej na udržovanie momentálneho stavu je konštantná ! Osobitne sa venujem spätnej väzbe. Myslím, že má veľký vplyv na ekologickú rovnováhu. Schválne som použil slovo rovnováhu, pretože tak ako z článku vyplýva, mám veľké pochybnosti o jej vplyve na ekologickú stabilitu.

Motto:
Najnepochopiteľnejšou vecou na svete je fakt,
že je to pochopiteľné
Albert Einstein

MÍCHAL ET VOLOŠČUK (1991) definujú ekologickú stabilitu ako schopnosť ekosystému vrátiť sa pôsobením vlastných vnútorných mechanizmov k dynamickej rovnováhe alebo ku svojmu “normálnemu” vývojovému smeru. Čím rýchlejšie sa ekosystém vracia a tým menšie vykazuje, tým je stabilnejší. Rád by som zdôraznil, že je prevrátenou hodnotou vstupov, či už vo forme látok alebo energie, ktoré je nutné do ekosystému vkladať na to, aby sme ho udržali v momentálnom stave. Táto situácia nemá environmentálny aspekt. Neexistuje prepojenie na prirodzenosť ekosystému. Napr. lán pšenice vyžaduje každoročné mechanické narušovanie, hnojenie a kosenie, organický materiál (slama) musí byť odstraňovaný, alebo aspoň eliminovaný – inak by úroda v najbližších štyroch – piatich rokoch nebola takmer žiadna. Tok energie je prerušovaný.

Metodiky určovania koeficientu ekologickej stability v tvorbe  – Územného systému ekologickej stability sú do istej miery intuitívne. Je veľkým problémom zistiť mieru ekologickej stability presnejšie. Metodika je založená na znakoch, ktoré sa vyznačujú veľkým intervalom a veľkú úlohu zohráva subjektivita ľudského faktora. Projekty vypracúvajú rôzni ľudia a s rôznym profesijným zameraním – od stavebných inžinierov, urbanistov, architektov cez krajinných plánovačov, biológov, ekológov až po environmentalistov. V tvorbe nie je otázka presnej determinácie ekologickej stability taká dôležitá, okrem iného aj z dôvodu využívania princípu relatívnosti v tvorbe . Prirovnal by som to k situácii lekára, ktorý sa snaží pomôcť pacientovi trpiacemu nevyliečiteľnou formou leukémie. Napriek tomu, že vie, že pacientovi veľa času neostáva, hľadá oporu – “kostru”, najhodnotnejšie časti, ktoré pacienta udržia v stave najvyššej možnej rovnováhy, prípadne pocitu spokojnosti. Toto prirovnanie trochu kríva, totiž nikdy nebude v stave pacienta, avšak na pochopenie relatívnosti využitia poznania ekologickej stability pre účelovú prácu akou je vhodný.

Čo je to a aké sú možnosti jej zisťovania a akéhosi “ocenenia” pre laikov ? To je zložitá otázka, na ktorú sa snažím dať nejaké podnety. Môžem použiť dokonca medicínu, či ekonómiu na to, aby som dokázal pozitívny vzťah ekologickej stability k cieľom uvedených odborov. Ak poviem ekonómovi, že toto územie má takú a takú cenu z hľadiska ekologickej stability, a že na tom svojou správne orientovanou aktivitou (napr. pasením na lúke v Strážovských vrchoch) ušetrí ročne istú sumu peňazí, je vhodné, aby sme vedeli určiť ekologickú stabilitu. Je všeobecne známy pozitívny vzťah rovnováhy v prírode k zdraviu obyvateľov.

Metodiky zisťovania koeficientu ekologickej stability s ktorými som sa najčastejšie stretol sú založené na získavaní poznatkov o aktuálnom stave vegetácie na jednotlivých plochách. Vegetácia je reprezentatívnym ukazovateľom, ktorý dostatočne presne odráža stav ekosystému nielen v momentálnom čase, ale je reakciou na podmienky okolia počas pomerne dlhého časového obdobia. Tieto majú jeden veľmi exaktný aspekt – je ním . Napr. drvivá väčšina lúk ako takmer nepôvodný prvok v našich podmienkach nedosahujú najvyšší význam pre ekologickú stabilitu – hodnotu 5, ako takmer všetky ostatné typy ekosystémov . To je dané nevyhnutnosťou vstupov energie pre ekosystém lúk, ktoré musia mať zabezpečený manažment na to aby pretrvali vo svojej forme.

Keď som uvažoval o presnejšom postupe pre zisťovanie stupňa ekologickej stability usúdil som, že pravdepodobne najexaktnejšia metóda merania stupňa ekologickej stability je cesta využívajúca metódy produkčnej ekológie. Lenže to má dva hlavné okruhy problémov.

Prvý problém je v tom, že jednotlivé majú rôznu výšku produkcie, a rôznu výšku potrebných vstupov. Druhý problém spočíva v nasledujúcom. Téza hovorí: je nepriamo úmerná energii nutnej na udržovanie momentálneho stavu (MÍCHAL ET VOLOŠČUK, 1991). Ako sa dá zistiť koľko nevyhnutnej energie treba. Je možné pomerne presne vyčísliť energiu, ktorá je do ekosystému vkladaná človekom, ale ako možno odhadnúť aké množstvo je nutné na udržanie rovnakého stavu? Okrem toho ekosystém sa každoročne mení, niektoré druhy gradujú, každý rok je iný prísun zrážok, napriek tomu sa stabilita nemusí zmeniť. Na ekologicky nestabilných plochách by tieto problémy narastali.

Je známe, že existuje závislosť medzi ekologickou stabilitou, energiou nutnou na udržovanie momentálneho stavu a energiou dodávanou do ekosystému prirodzene. Myslím si dokonca, že táto závislosť je konštantná pre všetky typy ekosystémov. V akom vzťahu je dodávaná do ekosystému umelo ku energii dodávanej prirodzene vzhľadom na jeho stabilitu ? Dnes vieme len tom, že v nepriamo úmernom. Veď napokon je to logické, však ? Akým spôsobom je možné zistiť tento vzťah ? Ja sa nazdávam, že cesta je schodná práve prostredníctvom produkčnej ekológie. Veľkým problémom však je pravdepodobne zistiť presné množstvo energie, ktoré je nutné pre prirodzený vývoj najmä v neprirodzených ekosystémoch. Ak by sa zistili energie a vypočítal by sa ich vzájomný podiel, mohol by sa porovnať s metodikou zisťovania ekologickej stability používanou v tvorbe a potom už by nemal byť väčší problém matematickým aparátom s veľkou presnosťou odhadnúť vzťah ekologickej stability a energie.

Spätná väzba veľmi výrazným spôsobom vplýva na ekologickú stabilitu. Je to vzájomné, nenáhodné pôsobenie medzi prvkami (prípadne subsystémami) toho istého systému, pri ktorom dochádza k zosilňujúcemu – pozitívnemu, alebo zoslabujúcemu – negatívnemu pôsobeniu veličiny B, ktorá bola priamo, alebo nepriamo zmenená veličinou A, na túto veličinu A. Spätná väzba je najdôležitejším autoregulačným mechanizmom všetkých systémov bez výnimky (MÍCHAL ET VOLOŠČUK, 1991, p. 28), a preto ma vzťah k ekologickej stabilite. Dôkaz takejto spätnej väzby prináša užitočné o chovaní systému (okrem iného o jeho stabilite) i v prípade, že mechanizmus tohto pôsobenia pre nás ostáva neznámy (MÍCHAL ET VOLOŠČUK, 1991, p. 28). Pri pozitívnej spätnej väzbe pôsobí každý z dvoch premenných prvkov v interakcii zhodným smerom, takže sa navzájom zosilňujú v pozitívnom, či negatívnom zmysle. Napr., čím viac členov populácie A je v plodnom veku, tým viac potomstva B sa môže narodiť. Potom, čím viac potomstva B dorastá do plodného veku, tým rýchlejšie narastá populácia. Dochádza teda k posilňovaniu obidvoch premenných prvkov interakcia v čase a výsledkom je známa exponenciálna rastová krivka tvaru “J” (MÍCHAL ET VOLOŠČUK, 1991, p. 28 – 29). Pozitívna posilňuje a nerovnovážne stavy a spravidla slúži dynamickému rastu systému. Ten však časom naráža na určitú hranicu –  limity svojho vonkajšieho prostredia. Kvalitatívne zmeny vlastností prvkov interakcie sa potom môžu prejaviť principiálne dvoma spôsobmi (MÍCHAL ET VOLOŠČUK, 1991, p. 28 – 29):

  • premenia doterajšiu pozitívnu spätnú väzbu na negatívnu a exponenciálny úsek rastovej krivky sa tak sploští a nadobudne tvar “S” a prejde do stavu dynamickej rovnováhy s náhodným kolísaním – fluktuáciou hodnôt. Negatívna je hlavným stabilizačným princípom, spoločným pre živé i neživé subsystémy (Míchal a Vološčuk, 1991).
  • pri zachovaní pozitívnej spätnej väzby sa “prepóluje” a jej nositelia “zmenia znamienko” na závislosť typu “čím menej A – tým menej B” (MÍCHAL ET VOLOŠČUK, 1991).

Patologické javy vyvolané stresom sú v spätnoväzbovej schéme faktorom “naviac” k schéme pozitívnej väzby. S rastúcim počtom plodnej časti populácie narastajú nielen počty potomstva, ale progresívne rastie nedostatok potravy a priestoru a ďalších zdrojov nevyhnutných pre existenciu ďalších členov populácie, prípadne rastie znečisťovanie prostredia samotnou populáciou. Tieto rastúce negatívne vplyvy v prostredí populácie prinášajú jej jedincom takú záťaž, že sa to prejaví patologickými zmenami chovania, ktoré môžu viesť i v prírodných podmienkach k prudkým poklesom populačnej hustoty smerom k minimu (MÍCHAL a VOLOŠČUK, 1991). Z toho vyplýva, že pozitívna , najmä vo vrcholových častiach krivky spôsobuje zníženie stupňa ekologickej stability. Pýtam sa, či môže mať ako prírodný a prirodzený proces autoregulácie ekosystémov negatívny vplyv na ekologickú stabilitu ako schopnosť ekosystému ? Napr. v takom ekosystéme ako je je registrované pravidelné výrazné kolísanie početnosti vtákov a stavovcov. Napriek tomu stabilita tohto ekosystému je vysoká, jeho schopnosť vysporiadať sa s vnútornými i vonkajšími faktormi prostredia je obdivuhodná. Charakteristika pomerov v tajge môže viesť k názoru, že daný ekosystém je nevyvážený, rozkolísaný, jednoducho že nie je v stave ekologickej rovnováhy. Avšak tento ekosystém pokiaľ nie priamo ohrozovaný človekom sa vyznačuje vysokým stupňom ekologickej stability. Mechanizmus pretrvávajúceho zabezpečovania rovnováhy je pravdepodobne . MÍCHAL ET VOLOŠČUK (1991) hovoria o tom, že ak fluktuácia zložiek ekosystému nevedie k dlhodobej deštrukcii jeho štruktúr, môže byť kolísanie početnosti určitej populácie výrazom ochranných aktivít riadených spätnými väzbami. Spätná väzba je prostriedkom regulácie, môže spôsobiť ekologickú rovnováhu, ale pochybujem o tom, že negatívne vplýva na ekologickú stabilitu.

Literatúra

MÍCHAL, I., ET VOLOŠČUK, I., 1991: Rozhovory o ekológii a ochrane prírody, ENVIRO, Martin.

Use Facebook to Comment on this Post