Równowaga biologiczna. Fakt? Mit? Cel naszych planów?

Równowaga biologiczna

Co łączy apele o niedokarmianie mew na plażach z zakwitami glonów w Dzierżnie Dużym i Dzierzgoniu? Co mają wspólnego błędne modele rybactwa ze zmianami biomasy glonów lub przegradzaniem rzek? Wszystkie te kwestie koncentrują się wokół równowagi biologicznej (równowagi ekologicznej, homeostazy ekosystemu). Powszechnie uważa się, że ekosystemy stabilne, eksploatowane w umiarkowany sposób, pozostają w stanie dynamicznej równowagi. Czy ten od wieków przyjmowany paradygmat naprawdę istnieje w przyrodzie?

Za błędy trzeba płacić

Mewy naszego Bałtyku żywią się drobnymi rybami oraz bezkręgowcami, co przynosi pewne korzyści turystom w postaci mniejszej aktywności krwiopijnych owadów. Dokarmianie tych hałaśliwych ptaków oraz przyzwolenie na plądrowanie śmietników zaburza tę delikatną równowagę. Otyłe, niekiedy podtrute odpadkami mewy nie są w stanie regulować liczby ani aktywności ryb oraz insektów, nie mówiąc o tym, że śmiecą, zwiększając zagrożenie chorobami wśród ludzi. Jeszcze niebezpieczniejsze bywają błędne modele rybactwa, o których pisaliśmy już w Wodnych Sprawach. Prowadzą one do wyznaczania nieprawidłowych kwot połowowych, a to oznacza przełowienie kolejnych stad, a w konsekwencji braki na sklepowych półkach i bezrobocie wśród rybaków.

Przyrodniczymi efektami takich pomyłek bywają zakwity glonów, inwazje parzących meduz w modnych kąpieliskach albo całkowita przebudowa kolejnych ekosystemów morskich. Z kolei przerwanie potężnymi zaporami ciągłości nizinnej rzeki oznacza zastąpienie naturalnej równowagi w dorzeczu nowym, antropogenicznym ładem. Tak poszatkowany ciek zmieni się w ciąg jezior przepływowych i łączących je rzek, o florze i faunie pozbawionych wielu gatunków rodzimych, za to z rosnącym udziałem gatunków obcych. A często też wodami stopniowo zamieniającymi się w ściek lub solankę. Wszystko to można przytoczyć jako przykłady zaburzenia równowagi ekologicznej ekosystemu.

Umiar przede wszystkim

O samoregulacji ekosystemów uczymy się od dziesięcioleci na kolejnych etapach edukacji. Przykładowo, Zintegrowana Platforma Edukacyjna MEN poucza nas, że ustabilizowany ekosystem ma zdolność do wyrównania różnych zakłóceń, związanych z jego otwartym charakterem, zmianami czynników środowiskowych lub działalnością człowieka [19]. Ekosystemy postrzega się jako swego rodzaju superorganizmy obdarzone zdolnością do samoregulacji, inaczej homeostazą ekosystemu. Już w podstawówce słyszymy, że owa równowaga ekologiczna wiąże się z różnorodnością składowych danego środowiska, czyli liczbą oraz trwałością wzajemnych interakcji między elementami żywymi i nieożywionymi. Dlatego siedliska najbardziej różnorodne, takie jak rafy koralowe i równikowe lasy deszczowe, świetnie regulują się same, dopóki pozostają bezludne lub słabo eksplorowane przez nielicznych tubylców i racjonalnych naukowców.

Na przeciwnym biegunie pozostają ekosystemy maksymalnie uproszczone, całkowicie sztuczne, jak na przykład plantacje drzew i pola zbóż, które homeostazy w zasadzie nie wykazują. Tu nawet ciągła troska człowieka nie może zapobiec gradacjom szkodników lub klęskom żywiołowym, co chwila niszczącym do cna tak ubogie w gatunki, a zarazem kiepsko zintegrowane układy biologiczne [2, 9, 10, 11, 19].

Większość siedlisk znajduje się gdzieś pomiędzy tymi dwoma ekstremami. Antropogeniczne formy użytkowania stopniowo pozbawiają je kolejnych gatunków oraz zdolności samoregulacyjnych. Z drugiej strony objęcie ochroną pewnych ich fragmentów oraz wybranych gatunków (zwłaszcza tych zwornikowych) może odwrócić spadek bioróżnorodności oraz przywrócić utracone sprzężenia zwrotne między różnymi grupami organizmów i/lub między istotami żywymi a ich środowiskiem abiotycznym [9, 10, 11, 19].

Każda akcja powoduje reakcję

Równowagę w przyrodzie utrzymywać mają zarówno sprzężenia dodatnie, jak i ujemne. Dodatnie sprzężenie zwrotne powoduje narastanie odchylenia. Skutek podtrzymuje przyczynę, prowadząc do dalszego spotęgowania skutku. Przykładem tego w świecie biotopów i biocenoz ma być – według podręczników – sukcesja pierwotna. Wkroczenie pierwszych organizmów żywych, zwykle porostów i mchów, do nowego biotopu stopniowo go użyźnia, tworzy warstwę gleby. Pojawiają się rośliny naczyniowe, a potem zwierzęta oraz grzyby mikoryzowe.

Ujemne sprzężenie zwrotne zmniejsza odchylenie. Skutek wygasza własną przyczynę. Odpowiedź hamuje impuls ją wyzwalający. Tak działać ma obecność drapieżnika, zwłaszcza szczytowego. Wzrost liczebności w populacji mięsożercy zmniejsza liczebność populacji jego ofiary. Kurcząca się dostępność pożywienia prowadzi do głodu i chorób w populacji drapieżcy. W rezultacie liczebność jego populacji również maleje [2, 9, 10, 11, 19].

Równowaga w trójkącie wilki-jelenie-osiki?

Procesy sprzężeń zwrotnych oraz zakłóceń homeostazy ekosystemu często ilustruje się przykładem wilków, jeleni wapiti oraz wierzb i osik z nadrzecznych lasów Yellowstone. Przez tysiąclecia wszystkie te gatunki, jako reprezentanci trzech poziomów troficznych, pozostawały tam w dynamicznej równowadze, a ich liczebność oraz biomasa pozostawały mniej więcej stałe. Niedobór szczytowych drapieżców, spowodowany ich nadmiernym tępieniem, wydatnie zwiększył liczbę ich ofiar, jeleni. Wierzby i osiki przestały się odnawiać, a w rezultacie ucierpiało wiele dalszych gatunków.

Reintrodukcja Canis lupus w 1995 r. miała ocalić pionierskie gatunki drzew, a w konsekwencji wiele innych roślin i zwierząt. Niestety, piękna teoria o zbawiennym wpływie wilków na równowagę ekologiczną w Yellowstone nie sprawdziła się, a amerykańscy naukowcy sami ją zakwestionowali. Przybywa prac dowodzących, iż w obecności mięsożerców presja wapiti na wierzby wręcz rośnie, gdyż roślinożercy rezygnują ze spasania traw na polanach. Regeneracja osik zależy od liczebności wapiti, a o tej ostatniej decyduje kilka czynników, nie tylko brak lub obecność wilka [12].

Rozpowszechniony w podręcznikach i encyklopediach obraz sukcesji pierwotnej także ma swoich kontestatorów. Botanikom-polarnikom i alpinistom nie trzeba przypominać, że znaczna część pionierskich „mchów i porostów” to tak naprawdę skalnice, mokrzyce czy drabiki, zatem rośliny poduszkowe, ale kwiatowe (okrytozalążkowe). Kto inwentaryzował florę wilgotnych wyrobisk, ten wie, że równocześnie z mszakami wkraczają tam nierzadko drzewa o lekkich nasionach, trzcina, jeżogłówka czy nawet pewne storczyki (w Polsce np. wybliny i lipienniki). Śladów współpracy między brzozą i sosną albo między kłocią i mchami brunatnymi brak. Gdzie tu miejsce na jakiekolwiek sprzężenia zwrotne?

Odwrócone spojrzenie: czy równowaga biologiczna jest tylko złudzeniem?

Nestor polskiej ekologii (i światowej ekologii tropików) prof. January Weiner-ojciec od dekad głosi, że równowaga biologiczna jest szkodliwym mitem. Co więcej dawno już obalonym przez naukę. Badacze są zgodni, że żadnej ogólnej równowagi w przyrodzie nie ma i być nie może. Wszystkie nowoczesne podręczniki ekologii są w tej mierze jednomyślne, klarowne i pełne sugestywnych ilustracji. I mimo to, mit równowagi w przyrodzie ma się doskonale, wielu ludzi woli wierzyć, że przyroda utrzymuje się samoczynnie w równowadze, która jest dla niej dobra, wszystkie organizmy działają dla dobra wspólnego, a tylko człowiek tę równowagę burzy. Psycholodzy i socjolodzy dobrze wiedzą, że przekonania wpojone przez kulturę mogą utrudnić nauczanie i uczenie się pojęć naukowych, a równowaga w przyrodzie jest tego dobitnym przykładem [17].

Jest czy nie ma?

Zdaniem Weinera w przyrodzie nie ma żadnej równowagi:

  • brak równowagi termodynamicznej, gdyż oznaczałaby maksimum entropii, czyli całkowitą martwotę osiągniętą długo po samolikwidacji ekosystemu [15, 16, 18];
  • brak równowagi pomiędzy tempem specjacji a tempem wymierania gatunków, bowiem pełna równowaga oznaczałaby zerowe tempo obu procesów ewolucyjnych. Dysponujemy empirycznymi dowodami, że tempo ekstynkcji gatunków przewyższa obecnie tempo specjacji. Były epoki o odwrotnych tendencjach – czasy masowych specjacji, tzw. radiacji adaptatywnych [4];
  • brak równowagi bilansu krążenia pierwiastków w przyrodzie. Obieg węgla nie bilansuje się w skali geologicznej. 2 mld lat temu sinice gruntownie i nieodwracalnie zmieniły skład atmosfery i hydrosfery, powodując wielkie wymieranie beztlenowców. W karbonie było odwrotnie: przeważała redukcja, stąd ogromne pokłady węgla kamiennego i kolejny wzrost stężenia tlenu w atmosferze. Także obiegi wapnia i fosforu pozostają niestabilne w skali paleontologicznej, skoro mamy pokłady wapieni i gipsów [4];
  • brak równowagi w ekosystemach (biocenozach) lokalnych. Zdaniem Weinera nie posiadają one ani stałego składu gatunkowego, ani stałej biomasy. Stałość biocenoz i biomasy była długo paradygmatem, jednak została odrzucona parę dekad temu [2, 9, 10, 11, 16].

Snucie analogii między organizmem a ekosystemem, porównywanie biocenoz do superorganizmów nie ma, według Weinera-ojca, sensu. Ekosystem jako całość nie posiada celu, zatem i zadanych parametrów. Biocenoza składa się z dobranych dość losowo osobników. Nawet jeśli niektóre współdziałają z osobnikami innych gatunków, tworząc zadziwiające mutualizmy, to każdy albo kieruje się własnym, egoistycznym celem, albo jest jedynie marionetką w ręku swoich pasożytów. Wszystkie zbiorowiska organizmów są przejściowe, a pozostają w nierównowadze, ponieważ warunki zewnętrzne ciągle ulegają przypadkowym, niekiedy silnym i gwałtownym, fluktuacjom. Uważne, wystarczająco długie śledzenie liczebności konkretnych populacji niemal zawsze wykazywało ogromne wahania liczebności [15, 16, 18].

Dawkins posunął się jeszcze dalej w krytyce podejścia organizmalnego. Jego zdaniem nawet pojedynczy osobnik nie jest w pełni zintegrowany sam w sobie (sam ze sobą) skoro interesy jednych genów kolidują z interesami innych, a procesy nowotworowe powstają spontanicznie, kończąc w męce życie danego okazu [3]. Niezależnie od tego, ekologia inwazji biologicznych dostarcza mnóstwa przykładów udanych inwazji oraz ich skutków jako przejawów braku równowagi [5, 7, 17, 18].

Fakt czy mit? Może odwieczne marzenie?

Prof. Weiner w swoich podręcznikach i wykładach poświęcał wiele miejsce próbom tłumaczenia trwałości wiary w równowagę biologiczną. Jego zdaniem dwa splecione przekonania (pierwsze o występowaniu równowagi oraz drugie o korzyściach dla dzikiej przyrody i dla człowieka z niej płynących) są równie stare, jak kultura Europy [16, 17, 18]. Już starożytni Grecy, z Herodotem na czele, wierzyli, że drapieżcy pozostają w stanie równowagi ze swoimi ofiarami, czyli zabijają ich tylko tyle, ile muszą [8]. Zdaniem stoików przyrodą kierował kosmiczny Rozum (Logos), toteż musiała panować w niej celowość oraz harmonia [1].

W późniejszych czasach Russowski wzmocnił pojęcie równowagi w przyrodzie mitem o rajskim żywocie dobrych dzikusów na łonie pierwotnej, nieskażonej rolnictwem i przemysłem natury [13, 14]. Jeden z twórców limnologii, a zarazem pierwszych propagatorów darwinizmu, Stephen A. Forbes (1844-1930) rozwodził się nad równowagą ekologiczną jako dobroczynnym porządkiem, powstałym dzięki doborowi naturalnemu, a działającym przez drapieżnictwo oraz konkurencję. W swoim klasycznym artykule postulował wspólnotę interesów, łączącą wszystkie organizmy danego mikrokosmosu (ekosystemu). Praca ta była wyjątkowa w karierze Forbesa. Dotyczyła zakwitów glonów oraz masowego śnięcia ryb w jeziorze Mendota w Wisconsin, a nie flory i owadów lądowych, którym poświęcał najwięcej uwagi. Tym niemniej okazała się tak wpływowa, że zapoczątkowała powstanie ekologii jezior i ekologii rzek jako osobnych działów biologii [1, 6, 15, 16].

Czy tak biegunowo przeciwne wizje równowagi ekologicznej da się pogodzić? Być może tak, o ile przyjmiemy, w ślad za najnowszymi leksykonami, że homeostaza ekosystemu jest czymś krótkotrwałym i niezbyt stabilnym, znikającym po każdym silniejszym zaburzeniu. Albo jest pewnym uzusem językowym, jak wschody i zachody Słońca. Używamy pojęć wschodu i zachodu choć jednocześnie uznajemy słuszność heliocentrycznej teorii Kopernika z późniejszymi modyfikacjami Keplera i Newtona. Dla nas, miłośników wód i wszelkich wodnych spraw, to szczególnie ważne.

Przecież koncepcja równowagi biologicznej zrodziła się z refleksji nad zakwitami sinic [1, 6] i wciąż służy ich objaśnianiu. Najpopularniejszymi przykładami tych samoregulacyjnych zdolności pozostają równowagi: w akwarium, w stawie rybnym, jeziorze poddawanym biomanipulacji, wreszcie w rzece służącej za odbiornik ścieków (co regulowało już ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI KOMUNALNEJ z dnia 2 września 1950 r. w sprawie określenia warunków, jakim powinny odpowiadać ścieki wpuszczane do zbiorników wód powierzchniowych i do ziemi). Równowaga biologiczna, pojmowana tak czy inaczej, pozostaje celem większości z nas.


W artykule korzystałem m.in. z:

  1. Bowler P. 2007. Historia nauk o środowisku. Wyd. Uniw. Warszawskiego, W-wa.
  2. Czachorowski S. 2006 Opisywanie biocenozy – zoocenologia. Skrypt elektroniczny dla magistrantów (wersja 2, uzupełniona i poprawiona). Wyd. UWM, Olsztyn.
  3. Dawkins R. 2024. Samolubny gen. Prószyński i S-ka, W-wa.
  4. Dzik J. 2023. Dzieje życia na Ziemi. Wprowadzenie do paleobiologii. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa.
  5. Elton C. 1967. Ekologia inwazji zwierząt i roślin. PWRiL, Warszawa.
  6. Forbes S.A. 1887. The Lake as a Microcosm. Bulletin of the Scientific Association of Peoria, Illinois, pp. 77–87. Reprint: Illinois Natural History Survey Bulletin 15(9), 537–550.
  7. Głowaciński Z., Okarma H., Pawłowski J., Solarz W. (red.). 2011. Gatunki obce w faunie Polski. Tom I. Przegląd i ocena stanu. Wyd. Instytutu Ochrony Przyrody PAN w Krakowie. (wydanie internetowe: www.iop.krakow.pl/gatunkiobce).
  8. Herodot. 2024. Dzieje. Czytelnik, W-wa.
  9. Krebs Ch. 2009. Ekologia. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa.
  10. Mayr E. 2002. To jest biologia. Nauka o świecie ożywionym. Prószyński i S-ka, W-wa.
  11. Odum E. 1977. Podstawy ekologii. PWRiL, Warszawa.
  12. Okarma H. 2020. Wpływ wilków na populacje dużych kopytnych. Chrońmy przyrodę ojczystą, 76(3), 24-36.
  13. Rousseau J.J. [brak daty] Umowa społeczna https://wolnelektury.pl/katalog/lektura/rousseau-umowa-spoleczna.html [dostęp 05.10.2024]
  14. Sady W. 2010. Dzieje nauki, filozofii i religii. Wyd. Marek Derewiecki, Kęty.
  15. Weiner J. 1999. Życie i ewolucja biosfery. Podręcznik ekologii ogólnej. Wyd. Naukowe PWN, W-wa.
  16. Weiner J. 2020. Życie i ewolucja biosfery. Podręcznik ekologii ogólnej. Wyd. Naukowe PWN, W-wa.
  17. Weiner J. 2009. Czy istnieje równowaga w przyrodzie? Fakty i mity. Wszechświat 7: 4-9.
  18. Weiner J. 1998. hasła Ekosystem, Homeostaza, Równowaga, Stabilność, itd. w: Jura C., Krzanowska H. i in. (red.) Encyklopedia biologiczna: wszystkie dziedziny nauk przyrodniczych. Opres, Kraków.
  19. Zintegrowana Platforma Edukacyjna MEN. [brak daty] Czym jest ekosystem? https://zpe.gov.pl/a/przeczytaj/DqrqfJmC6 [dostęp 05.10.2024]
Assistant Icon

Używamy plików cookie, aby zapewnić najlepszą jakość korzystania z Internetu. Zgadzając się, zgadzasz się na użycie plików cookie zgodnie z naszą polityką plików cookie.

Close Popup
Privacy Settings saved!
Ustawienie prywatności

Kiedy odwiedzasz dowolną witrynę internetową, może ona przechowywać lub pobierać informacje w Twojej przeglądarce, głównie w formie plików cookie. Tutaj możesz kontrolować swoje osobiste usługi cookie.

These cookies are necessary for the website to function and cannot be switched off in our systems.

Technical Cookies
In order to use this website we use the following technically required cookies
  • wordpress_test_cookie
  • wordpress_logged_in_
  • wordpress_sec

Cloudflare
For perfomance reasons we use Cloudflare as a CDN network. This saves a cookie "__cfduid" to apply security settings on a per-client basis. This cookie is strictly necessary for Cloudflare's security features and cannot be turned off.
  • __cfduid

Odrzuć
Zapisz
Zaakceptuj