ДИНАМІКА ЕКОСИСТЕМ I ЕВОЛЮЦIЯ: МНОЖИННIСТЬ СТІЙКИХ СТАНІВ І ТОЧКИ ПЕРЕКИДАННЯ / НЕПОВЕРНЕННЯ. НЕОБХIДНIСТЬ НОВОГО РОЗУМIННЯ
Ключові слова:
екосистема, динаміка, еволюція, альтернативні стійкі стани, точки неповернення, дестабілізація, мінливістьАнотація
Динаміка екосистем і еволюція характеризуються загальними закономірностями, що диктують необхідність нової парадигми. Основою нової парадигми є концепція множинності стійких станів біологічних систем і стрибкоподібні переходи з одного стану системи в альтернативне. Нині домінує парадигма єдності точки глобальної стійкості біологічної системи і поступові плавні зміни системи в околицях точки стійкості. У парадигмі, що розвивається, і динаміка системи (особина, популяція, співтовариство, екосистема), і її еволюція характеризується двома стадіями - когерентній еволюції / динаміки і некогерентної. Кожна із стадій у свою чергу включає по два етапи. В процесі когерентної еволюції відбувається поступова адаптація системи до середовища, що міняється, у рамках існуючої норми реакції, в процесі некогерентної динаміки відбувається дестабілізація системи і її відносно швидка трансформація в новий стійкий стан. У динаміці / еволюції систем існує точка неповернення (tipping point), після проходження якої система не може повернутися до колишнього стійкого стану і неминуче трансформується в новий стан. У статті розглядаються терміни і положення нової концепції, аналізується три додаткові підходи оцінки близькості стану системи до точки неповернення.
Посилання
Винберг Г. Г. Планктонологические и физико-химичекские исследования Попова пруда // Применение методов физической химии к изучению биологии пресных вод. – М.: Изд-во Ин-та народн. здравоохр., 1928. – С. 352 – 364.
Винберг Г. Г. Многообразие и единство жизненных явлений и количественные методы в биологии. // Журн. общей биологии. – 1981. – 42: №1.–С. 5 – 18.
Винберг Г., Дорфман В., Морозов В. Общая биология. – Под. ред. проф. Э.С. Бауэра. – М.: Гос.уч.-пед. издат., 1935. – 524 с.
Заварзин Г. А. Недарвиновская область эволюции // Вестн. РАН. – 2000. – 70. – С. 403 – 411.
Заварзин Г. А. Становление системы биогеохимических циклов. // Палеонт. журн. – 2003. – 6.–С. 16 – 24.
Красилов В. А. Модель биосферных кризисов // Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. Вып. 4. - М.: Палеонтол. ин-т. – 2001. – С. 9 – 16.
Михайловский Г.Е. Описание и оценка состояния планктонных сообществ. – М.: Наука, 1988.–214 с.
Назаров В. И. Эволюция не по Дарвину. Смена эволюционной модели. – M.: КомКнига, 2005. –520 с.
Празукин А. В., Бобкова А. Н., Евстигнеева И. К. Структура и сезонная динамика фитокомпоненты биокосной системы морского гиперсоленого озера на мысе Херсонес (Крым) // Мор. экол. журн. – 2008. – 7, № 1. – С. 61 – 79.
Пузаченко Ю. Г. Биологическое разнообразие вбиосфере – системологический и семантический анализ // Биосфера. – 2009. http://www.biosphere21century.ru/articles/150.
Сорохтин О. Г. Жизнь Земли. – М.–Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2007. – 450 с.
Стенли Г. Фазовые переходы и критические явления. – М.: Мир, 1973. – 419с.
Терентьев П. В. Метод корреляционных плеяд // Вестн. ЛГУ. – 1959. – № 9. – С. 137 – 141.
Хлебович В.В. Дискретные адаптивные нормы: механизмы и роль в эволюции //Тр. Зоол. ин-та РАН. Приложение 1. – 2009. – С. 219 – 231.
Шадрин Н. В. Виды-вселенцы в Азовском и Черном морях: причины и последствия // Виды-вселенцы в Европейских морях России – Апатиты, 2000. – С. 76 – 90.
Шадрин Н.В. О необходимости нового эволюционного синтеза и участия в нём гидробиологов //Мор. экол. журн. – 2009. – 8, № 2. – С. 80 –90.
Шадрин Н. В. Особенности экосистем гиперсоленых озер Крыма и новая экосистемная парадигма // Наук. зап. Тернопільськ. нац. пед. ун-ту iм. Володимира Гнатюка. Сер: Біол. – 2010. – №4 (45). – С. 102-106.
Шадрин Н. В., Губанова А. Д., Попова Е. В. Долговременные изменения таксоцена Acartia(Copepoda) в Севастопольской бухте // Акватория и берега Севастополя: экосистемные процессы и услуги обществу. – Севастополь: Аква-вита, 1999. – С. 159 – 167.
Шадрин Н.В., Ковалева Т.М., Акинина И.Б. Суточные ритмы в питании и поведении копепод // Трофические связи и их роль в продуктивности природных водоемов. – Л., 1983. – С. 84 – 89.
Шадрин Н. В., Миронов С. С., Веремеева Е. В. Флуктуирующая асимметрия двустворчатых моллюсков песчаной сублиторали у берегов Крыма (Черное море) // Экология моря. – 2005. –Вып. 68. – С. 93 – 98.
Шашуловский В. А., Мосияш С. С., Малинина Ю.А. Динамика устойчивости экосистемы Волгоградского водохранилища // Поволжский экологический журн. – 2005. – №3. – С. 325 – 335.
Andersen T., Jacob Carstensen J., Duarte C.M. Ecological thresholds and regime shifts: approachesto identification // Trends in Ecology and Evolution. – 2009. – 24, № 1. – P. 49 – 57.
The Arctic in the Earth System perspective: the role of tipping points. Abstracts, 26-29 January 2011, Tromso, Norway. http://www.arctic-froiers.com/in-dex.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=380&Itemid=306&lang=en.
Boero F. Marine Sciences: from natural history to ecology and back, on Darwin’s shoulders // Advances in Oceanography and Limnology. – 2010. – 1, № 2. – P. 219–233.
Brock W. A., Carpenter S. R. Variance as a leading indicator of regime shift in ecosystem services. Ecology and Society. - 2006. – 11, 9. URL:http://www.ecologyandsociety.org/vol11/iss2/art9/
Carney H. J., Havens K. E., Bersier L.-F. Nonlinear scale dependence and spatiotemporal variability in planktonic food webs // Oikos.–1997.–79.–P.230-240.
Casini M., Hjelm J., Molinero J. - C. Trophic cascades promote threshold-like shifts in pelagic marine ecosystems // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. –2009. – 106. – P. 197–202.
Dent C. L., Cumming G. S., Carpenter S. R. Multiple states in river and lake ecosystems // Phil. Trans. R. Soc. Lond. B. – 2002. – 1421. – Р. 635 – 645.
Etter W. Patterns of Diversification and Extinction // Handbook of Paleoanthropology, Part 1. W. Henke, I. Tattersall (Eds.). – Berlin: Springer-Verlag, 2007. – P. 441 – 501.
Ezard T. H. G., Côté S. D., Pelletier F. Ecoevolutionary dynamics: disentangling phenotypic, environmental and population fluctuations // Phil. Trans. R. Soc. B. – 2009. – 364. – P. 1491 – 1498.
Gomoiu M.-T., Alexandrov B., Zaitsev Y. The BlackSea-a Recipient, Donor and Transit Area for Alien Species // Invasive Aquatic Species of Europe. Distribution, Impacts and Management – Dordrecht; Boston; London, 2002. – P. 341 – 350.
Gunderson L. H. Resilience in theory and practice // Review of Ecology and Systematics. – 2000. – 31. – P. 425 – 439.
Gunderson L., Holling C. S. (Eds.) Panarchy: understanding transformations in human and natural systems. – Washington: Island Press, 2002. – 450pp.
Hoffman P. F., Schrag D.P. The snowball Earthhypothesis: testing the limits of global change // Terra Nova. – 2002. – 14, № 3. – P. 129–155.
Holling C. S. Resilience and stability of ecological systems // Annual Review of Ecological Systems. – 1973. – 4. – P. 1–23.
Holling C. S. Understanding the Complexity of Economic, Ecological, and Social Systems // Ecosystems. – 2001. – 4. – P. 390–405.
Kirschivink J. L. Late Proterozoic Low-Latitude Global Glaciation: the Snowball Earth / J. W.Schopf, C. Klein (eds.) The Proterozoic Biosphere: A Multidisciplinary Study. – Cambridge Univ.Press, 1992. – P. 51-52.
Kopp R. E., Kirschvink J. L., Hilburn I. A. The Paleoproterozoic snowball Earth: A climate disaster triggered by the evolution of oxygenic photosynthesis // PNAS. – 2005. – 102, № 32. – P. 11131–11136.
Levin S.A. Fragile dominion: Complexity and the commons. - Massachusetts: Perseus Books Group, 1999. – 250 p.
Lewontin R. C. Meaning of stability // Brookhaven Symposia in Biology. – New York: Brookhaven Laboratory. – 1969. – № 22. – P. 13 – 24.
Loreau M. Linking biodiversity and ecosystems: towards a unifying ecological theory // Phil. Trans. R. Soc. B. – 2010. – 365. – P. 49–60.
May R.M. Stability and complexity in model ecosystems. – N.Y.: Princeton Univ. Press, 1974. – 236 p.
Mayewskia P.A., Rohlingb E.E., Stager J.C. Holocene climate variability// Quaternary Research. – 2004. - 62. – P. 243 – 255.
Melbourne BA, Chesson P. Scaling up population dynamics: integrating theory and data // Oecologia. – 2005. – 145. – P. 179 – 187.
Miles N.L., Verlinde J. Observations of Transient Linear Organization and Nonlinear Scale Interactions in Lake-Effect Clouds. Part II: Nonlinear Scale Interactions // Mon. Wea. Rev. – 2005. – 133.–P. 692–706.
Neubert M.G., Caswell H. Alternatives to resilience for measuring the responses of ecological systems to perturbations // Ecology. – 1997. – 78. – P. 653–665.
Peters D.P.C., Havstad K.M. Nonlinear dynamics in arid and semi-arid systems: Interactions among drivers and processes across scales // Journal of Arid Environments. – 2006. – 65. - P. 196-206.
Peters D. P.C., Roger A. Pielke R.A., BestelmeyerB.T. Cross-scale interactions, nonlinearities, and forecasting catastrophic events // PNAS. - 2004. –101. – P. 15130 – 15135.
Peterson G.D., Allen C.R., Holling C.S. Ecological resilience, biodiversity, and scale // Ecosystems. – 1998. – 1. – P. 6–18.
Petraitis P. S., Methratta E. T., Rhile E. C. Experimental confirmation of multiple community statesin marine ecosystems // Oecologia. – 2009. – 161,№ 1. – Р. 139 – 148.
Post D. M., Palkovacs E. P. Eco-evolutionary feedbacks in community and ecosystem ecology: interactions between the ecological theatre and the evolutionary play // Phil. Trans. R. Soc. B. – 2009. - 364. – P. 1629–1640.
Scheffer M., Bascompte J., Brock W.A. Early-warning signals for critical transitions // Nature. –2009. - l 461. – P. 53-59.
Scheffer M., Carpenter S., Foley J. A. Catastrophic shifts in ecosystems // Nature. – 2001. – 413. – P.501-596.
Schoener T.W. The Newest Synthesis: Understanding the Interplay of Evolutionary and Ecological Dynamics // Science. – 2011. – 331, № 6016. – P.426 – 429.
Small R.J., de Szoekea S.P., Xiea S. P. Air-sea interaction over ocean fronts and eddies // Dynamics of Atmospheres and Oceans. – 2008. – 45. – P. 274–319.
Stegen J.C., Swenson N.G. Functional trait assembly through ecological and evolutionary time // Theor. Ecol. –2009. – 2. – P. 239–250.
Suding K. N., Katherine L. Gross K.L., HousemanG.R. Alternative states and positive feedbacks in restoration ecology // TRENDS in Ecology and Evolution. – 2004. – 19, № 1. – P. 46 – 53.
Thompson J. N. Rapid evolution as an ecological process // Trends in Ecology & Evolution. – 1998. –13. – P. 329 – 332.
Uvarov B. P. Notes on Locusts of Economic Importance, with some new Data on the Periodicity of Locust Invasion // Bulletin of Entomological Res. – 1923. – 14. – P. 31 – 39.
Walker B., Holling C. S., Carp S.R. Resilience, adaptability and transformability in social-ecological systems // Ecol. Soc. – 2004. – 9(2): 5. [online] URL: http://www.ecologyandsociety.org/vol9/iss2/art5
Williamson P.G. Palaeontological documentation of speciation in Cenozoic mollusks from Turkana Basin // Nature. – 1981. – 293. – P. 437 – 443.
