Финансовая экосистема: все в одном. Информация экосистемы. Низкая эффективность технологий развития и обучения

Экосистема включает в себя все живые организмы (растения, животные, грибы и микроорганизмы), которые в той или иной степени, взаимодействуют друг с другом и окружающей их неживой средой (климат, почва, солнечный свет, воздух, атмосфера, вода и т.п.).

Экосистема не имеет определенного размера. Она может быть столь же большой, как пустыня или озеро, или маленькой, как дерево или лужа. Вода, температура, растения, животные, воздух, свет и почва - все взаимодействуют вместе.

Суть экосистемы

В экосистеме каждый организм имеет свое собственное место или роль.

Рассмотрим экосистему небольшого озера. В нем, можно найти все виды живых организмов, от микроскопических до животных и растений. Они зависят от , такой как вода, солнечный свет, воздух и даже от количества питательных веществ в воде. (Нажмите , чтобы узнать подробнее о пяти основных потребностях живых организмов).

Схема экосистемы озера

Каждый раз, когда "постороннее" (живое существо(а) или внешний фактор, например, повышение температуры) вводятся в экосистему, могут произойти катастрофические последствия. Это происходит потому, что новый организм (или фактор) способен искажать естественный баланс взаимодействия и нести потенциальный вред или разрушение неродной экосистеме.

Как правило, биотические члены экосистемы, вместе с их абиотическими факторами зависят друг от друга. Это означает отсутствие одного члена или одного абиотического фактора может повлиять на всю экологическую систему.

Если нет достаточного количества света и воды, или, если почва содержит мало питательных веществ, растения могут погибнуть. Если растения погибают, животные, которые от них зависят также оказываются по угрозой. Если животные, зависящие от растений гибнут, то другие животные, зависящие от них также погибнут. Экосистема в природе работает одинаково. Все ее части должны функционировать вместе, чтобы поддерживать баланс!

К сожалению, экосистемы могут разрушиться в результате стихийных бедствий, таких как пожары, наводнения, ураганы и извержения вулканов. Человеческая деятельность также способствует разрушению многих экосистем и .

Основные виды экосистем

Экологические системы имеют неопределенные размеры. Они способны существовать на небольшом пространстве, например под камнем, гниющем пне дерева или в небольшом озере, а также занимать значительные территории (как весь тропический лес). С технической точки зрения, нашу планету можно назвать одной огромной экосистемой.

Схема небольшой экосистемы гниющего пня

Виды экосистем в зависимости от масштаба:

• Микроэкосистема - экосистема небольшого масштаба, как пруд, лужа, пень дерева и т.д.
• Мезоэкосистема - экосистема, такая, как лес или большое озеро.
• Биом. Очень большая экосистема или совокупность экосистем с аналогичными биотическими и абиотическими факторами, такими как целый тропический лес с миллионами животных и деревьев, и множеством различных водных объектов.

Границы экосистем не обозначены четкими линиями. Их часто разделяют географические барьеры, такие как пустыни, горы, океаны, озера и реки. Поскольку границы не являются строго установленными, экосистемы, как правило, сливаются друг с другом. Вот почему озеро может иметь множество небольших экосистем со своими собственными уникальными характеристиками. Ученые называют такое смешивание "Экотон".

Виды экосистем по типу возникновения:

Помимо вышеперечисленных видов экосистем, существует также разделение на естественные и искусственные экологические системы. Естественная экосистема создается природой (лес, озеро, степь и т.д.), а искусственная - человеком (сад, приусадебный участок, парк, поле и др.).

Типы экосистем

Существует два основных типа экосистем: водные и наземные. Любые другие экосистемы мира относятся к одой из этих двух категорий.

Наземные экосистемы

Наземные экосистемы могут быть найдены в любом месте мира и подразделены на:

Лесные экосистемы

Это экосистемы, в которых есть обилие растительности или большое количество организмов, живущих в относительно небольшом пространстве. Таким образом, в лесных экосистемах плотность живых организмов достаточно высока. Небольшое изменение в этой экосистеме может повлиять на весь ее баланс. Также, в таких экосистемах можно встретить огромное количество представителей фауны. Кроме того, лесные экосистемы подразделяются на:

• Тропические вечнозеленые леса или тропические дождевые леса: , получающие среднее количество осадков более 2000 мм в год. Они характеризуются густой растительностью, в которой преобладают высокие деревья, расположенные на разных высотах. Эти территории являются убежищем для различных видов животных.
• Тропические лиственные леса: Наряду с огромным разнообразием видов деревьев, здесь также встречаются кустарники. Данный тип леса встречается в довольно многих уголках планеты и является домом для большого разнообразия представителей флоры и фауны.
• : Имеют довольно небольшое количество деревьев. Здесь преобладают вечнозеленые деревья, которые обновляют свою листву в течение всего года.
• Широколиственные леса: Расположены во влажных умеренных регионах, которые имеют достаточное количество осадков. В зимние месяца, деревья сбрасывают свою листву.
• : Расположенная непосредственно перед , тайга определяется вечнозелеными хвойными деревьями, минусовыми температурами на протяжении полугода и кислыми почвам. В теплое время года здесь можно встретить большое количество перелетных птиц, насекомых и .

Пустынная экосистема

Пустынные экосистемы расположены в районах пустынь и получают менее 250 мм осадков в год. Они занимают около 17 % всей суши Земли. Из-за чрезвычайно высокой температуры воздуха, плохого доступа к и интенсивного солнечного света, и не столь богаты, как в других экосистемах.

Экосистема луга

Луга расположены в тропических и умеренных регионах мира. Территория луга в основном состоит из трав, с небольшим количеством деревьев и кустарников. Луга населяют пасущиеся животные, насекомоядные и растительноядные. Выделяется два основных вида экосистем луга:

• : Тропические луга, имеющие сухой сезон и характеризующиеся отдельно растущими деревьями. Они обеспечивают пищей большое количество травоядных животных, а также являются местом охоты многих хищников.
• Прерии (умеренные луга): Это область с умеренным травяным покровом, полностью лишенная крупных кустарников и деревьев. В прериях встречается разнотравье и высокая трава, а также наблюдаются засушливые климатические условия.
• Степные луга: Территории сухих лугов, которые располагаются вблизи полузасушливых пустынь. Растительность этих лугов короче, чем в саваннах и прериях. Деревья встречаются редко, и как правило, находятся на берегах рек и ручьев.

Горные экосистемы

Горная местность обеспечивает разнообразный спектр местообитаний, где можно найти большое количество животных и растений. На высоте, обычно преобладают суровые климатические условия, в которых могут выжить только альпийские растения. Животные, обитающие высоко в горах, имеют толстые шубы для защиты от холодов. Нижние склоны, как правило, покрыты хвойными лесами.

Водные экосистемы

Водная экосистема - экосистема, расположенная в водной среде (например, реки, озера, моря и океаны). Она включает в себя водную флору, фауну, а также свойства воды, и подразделяется на два типа: морскую и пресноводную экологические системы.

Морские экосистемы

Являются крупнейшими экосистемами, которые покрывают около 71% поверхности Земли и содержат 97% воды планеты. Морская вода содержит большое количество растворенных минералов и солей. Морская экологическая система подразделяется на:

• Океаническую (относительно мелкая часть океана, которая находится на континентальном шельфе);
• Профундальную зону (глубоководная область не пронизанная солнечным светом);
• Бентальную область (область, заселенная донными организмами);
• Приливную зону (место между низкими и высокими приливами);
• Лиманы;
• Коралловые рифы;
• Солончаки;
• Гидротермальные жерла, где хемосинтезирующие составляют кормовую базу.

Многие виды организмов живут в морских экосистемах, а именно: бурые водоросли, кораллы, головоногие моллюски, иглокожие, динофлагелляты, акулы и т.д.

Пресноводные экосистемы

В отличие от морских экосистем, пресноводные охватывают лишь 0,8% поверхности Земли и содержат 0,009% от общего количества мировых запасов воды. Существует три основных вида пресноводных экосистем:

• Стоячие: воды, где отсутствует течение, как бассейны, озера или пруды.
• Проточные: быстро движущиеся воды, такие как ручьи и реки.
• Водно-болотные угодья: места, в которых постоянно или периодически затопленная почва.

Пресноводные экосистемы являются местами обитания рептилий, земноводных и около 41% видов рыб в мире. Быстро движущиеся воды обычно содержат более высокую концентрацию растворенного кислорода, тем самым поддерживают большее биологическое разнообразие, чем стоячие воды прудов или озер.

Структура, компоненты и факторы экосистемы

Экосистема определяется как природная функциональная экологическая единица, состоящая из живых организмов (биоценоза) и их неживой окружающей среды (абиотической или физико-химической), которые взаимодействуют между собой и создают стабильную систему. Пруд, озеро, пустыня, пастбища, луга, леса и т.д. являются распространенными примерами экосистем.

Каждая экосистема состоит из абиотических и биотических компонентов:

Структура экосистемы

Абиотические компоненты

Абиотические компоненты представляют собой не связанные между собой факторы жизни или физическую среду, которая оказывает влияние на структуру, распределение, поведение и взаимодействие живых организмов.

Абиотические компоненты представлены в основном двумя типами:

• Климатическими факторами , которые включают в себя дождь, температуру, свет, ветер, влажность и т.д.
• Эдафическими факторами , включающие в себя кислотность почвы, рельеф, минерализацию и т.д.

Значение абиотических компонентов

Атмосфера обеспечивает живые организмы углекислым газом (для фотосинтеза) и кислородом (для дыхания). Процессы испарения, транспирации и происходят между атмосферой и поверхностью Земли.

Солнечное излучение нагревает атмосферу и испаряет воду. Свет также необходим для фотосинтеза. обеспечивает растения энергией, для роста и обмена веществ, а также органическими продуктами для питания других форм жизни.

Большинство живой ткани состоит из высокого процента воды, до 90% и даже более. Немногие клетки способны выжить, если содержание воды падает ниже 10%, и большинство из них погибают, когда вода составляет менее 30-50%.

Вода является средой, с помощью которой минеральные пищевые продукты поступают в растения. Она также необходима для фотосинтеза. Растения и животные получают воду с поверхности Земли и почвы. Основной источник воды - атмосферные осадки.

Биотические компоненты

Живые существа, включая растения, животных и микроорганизмы (бактерии и грибы), присутствующие в экосистеме, являются биотическими компонентами.

На основе их роли в экологической системе, биотические компоненты могут быть разделены на три основные группы:

• Продуценты производят органические вещества из неорганических, используя солнечную энергию;
• Консументы питаются готовыми органическими веществами, произведенными продуцентами (травоядные, хищники и );
• Редуценты. Бактерии и грибы, разрушающие отмершие органические соединения продуцентов (растений) и консументов (животных) для питания, и выбрасывающие в окружающую среду простые вещества (неорганические и органические), образующихся в качестве побочных продуктов их метаболизма.

Эти простые вещества повторно производятся в результате циклического обмена веществ между биотическим сообществом и абиотической средой экосистемы.

Уровни экосистемы

Для понимания уровней экосистемы, рассмотрим следующий рисунок:

Схема уровней экосистемы

Особь

Особь - это любое живое существо или организм. Особи не размножаются с индивидуумами из других групп. Животные, в отличие от растений, как правило, относятся к этому понятию, поскольку некоторые представители флоры могут скрещиваться с другими видами.

В приведенной выше схеме, можно заметить, что золотая рыбка взаимодействует с окружающей средой и будет размножаться исключительно с представителями своего вида.

Популяция

Популяция - группа особей данного вида, которые живут в определенной географической области в данный момент времени. (Примером может служить золотая рыбка и представители ее вида). Обратите внимание, что популяция включает особей одного вида, которые могут иметь различные генетические отличия, такие как цвет шерсти/глаз/кожи и размер тела.

Сообщество

Сообщество включает в себя всех живых организмов на определенной территории, в данный момент времени. В нем могут присутствовать популяции живых организмов разных видов. В приведенной выше схеме, обратите внимание, как золотые рыбы, лососёвые, крабы и медузы сосуществуют в определенной среде. Большое сообщество, как правило, включает в себя биоразнообразие.

Экосистема

Экосистема включает в себя сообщества живых организмов, взаимодействующих с окружающей средой. На этом уровне живые организмы зависят от других абиотических факторов, таких как камни, вода, воздух и температура.

Биом

Простыми словами, представляет собой совокупность экосистем, имеющих схожие характеристики с их абиотическими факторами, адаптированными к окружающей среде.

Биосфера

Когда мы рассматриваем различные биомы, каждый из которых переходит в другой, формируется огромное сообщество людей, животных и растений, живущих в определенных местах обитания. является совокупностью всех экосистем, представленных на Земле.

Пищевая цепь и энергия в экосистеме

Все живые существа должны питаться, чтобы получать энергию, необходимую для роста, движения и размножения. Но чем же эти живые организмы питаются? Растения получают энергию от Солнца, некоторые животные едят растения, а другие едят животных. Это соотношение кормления в экосистеме, называется пищевой цепью. Пищевые цепи, как правило, представляют последовательность того, кто кем питается в биологическом сообществе.

Ниже приведены некоторые живые организмы, которые могут разместиться в пищевой цепи:

Схема пищевой цепи

Пищевая цепь - это не одно и то же, что и . Трофическая сеть представляет собой совокупность многих пищевых цепей и является сложной структурой.

Передача энергии

Энергия передается по пищевым цепям от одного уровня к другому. Часть энергии используется для роста, размножения, передвижения и других потребностей, и не доступна для следующего уровня.

Более короткие пищевые цепи сохраняют больше энергии, чем длинные. Израсходованная энергия поглощается окружающей средой.

3 D -визуализация уверенно занимает лидирующие позиции в рейтингах наиболее перспективных информационных технологий. Почему этот сегмент решений укрепляет и наращивает свои позиции, что является катализатором спроса, какие новые тенденции формируются в сегодняшних сложных условиях? Об этом мы поговорили с Сергеем Астаховым , руководителем консорциума Interactive Data Visualization Platform (IDVP ), финалиста конкурса «Лучшие информационно-аналитические инструменты - 2016» .

Драйвером спроса на аналитические инструменты, как ни парадоксально, является сложная экономическая ситуация. В кризисный период руководителям нужно быстро получать точную, объективную информацию о состоянии бизнеса. Другим драйвером рынка является лавинообразный рост объёма данных, что требует новых подходов к работе с информацией.

Сегодня есть потребность в технологиях, которые обладают возможностями обработки больших массивов данных, интерактивной инфографики и имеют интерактивный интерфейс. Пользователи осознали, что визуализация данных и «живое» взаимодействие с ними может наилучшим образом помочь понимать смысл этих данных.

Для этих задач предназначена уникальная российская разработка Interactive Data Visualization Platform (IDVP) - технологическая платформа для оперативной визуализации и анализа данных. Этот управленческий инструмент основан на технологиях функционального моделирования для анализа ситуаций с применением пространственной трёхмерной инфографики. Применяется платформа для решения управленческих, экономических и финансово-хозяйственных задач.

Когда поставщики аналитических решений говорят о клиентских данных, то часто упоминают о проблемах с данными. Но если взять идеальный случай, когда у клиента данные находятся в образцовом порядке, как же отличить важные данные от неважных, влияющие на его непосредственно бизнес-процессы от второстепенных?

Самые «важные» данные получаются из систем, которые используют датчики и счётчики, например в АСУ ТП, системах управления трубопроводами, генерацией энергии и т. д., или из систем, которые автоматизируют операционную деятельность - банковских, платёжных, логистических систем и т. п., где роль человеческого фактора сведена к минимуму либо информация завязана на «живые» деньги.

Собственно, мы пока знаем два способа повышения качества данных: либо минимизировать человеческий фактор - получать данные посредством объективных технических средств, либо завязывать информацию на деньги.

Например, в Центре мониторинга медицинской информационной системы доступность врачей измеряется автоматически в момент записи пациента на приём, без человеческого фактора.

Полнота заведения ресурсов в систему контролируется тоже просто - врач не сможет получить зарплату, если он не заведён в систему и ежедневно не работает в ней. Пока бухгалтерия существовала отдельно от Центра мониторинга, в поликлиниках числилось сотрудников больше, чем вело приёмы. Когда их объединили, все быстро пришло в норму.

Поэтому создание аналитического решения нового поколения практически бессмысленно в отрыве от реорганизации низовой системы, как правило и управленческой, и информационной.

Как вы узнаете уязвимые точки в бизнес-процессах вашего клиента? Для генерального директора важно иметь понимание прошлого, настоящего и прогноза развития его бизнеса, быть в курсе текущих показателей результативности и эффективности. Как вы с этим справляетесь?

В своей работе мы ориентируемся на три основных принципа.

1. Wow эффект - качество графики, анимация и скорость работы приложения делают работу, как минимум, не скучной. Все элементы разработаны для высококачественного отображения на «больших» экранах, а для руководителей - на мобильных устройствах или ПК.
2. Ситуационный анализ - возможность быстро локализовать проблему на объектах управления, например по принципу светофора или специфическому изображению.
3. Возможность не просто локализовать проблему, но и раскрыть все возможные причины её появления, тем самым подтолкнуть к решению проблемы.

Разработка любого аналитического решения - Центра мониторинга, на платформе IDVP начинается с определения кейса, по аналогии с бизнес-кейсом, включающим в себя различные показатели, характеризующие решаемую проблему и показывающие клиенту пути её решения.

Затем, когда сформирован кейс и выбраны показатели для решения проблемы, мы придумываем и разрабатываем трёхмерные интерактивные визуальные образы, которые формируют «пространство явления». Непосредственно за визуализацию данных отвечает специальная программа - «3D плеер», который собирается под управлением платформы индивидуально для каждого пользователя.

IDVP поддерживает достаточно большой набор интерактивных аналитических инструментов. Они имеют возможность масштабирования, изменения положения в пространстве для лучшего визуального восприятия, возможность множественного выбора отображаемых объектов или значений с поддержкой drill-down непосредственно с диаграммы или графика.

Например, для «Центра мониторинга финансовых организаций» мы использовали концепцию визуального графического интерактивного интерфейса «облака» заёмщиков, с которым легко и удобно работать. Размером шарика в облаке кодирована информация о величине полученных кредитов заёмщиком, а цветом - информация о количестве выявленных проблем у заёмщика. Специалист может кликнуть на интересующего его заёмщика и увидеть схему его финансовых отношений с контрагентами в различных разрезах, взаимосвязях и видах.

В приложении «Центр мониторинга «Интеллектуальный склад» используется трёхмерное визуальное представление склада и линейный график с интерактивно изменяемой шкалой.

Фактически это цифровой слепок складского бизнеса, в котором ответы на производственные проблемы представлены в интуитивно понятном виде - например, почему образуются на складе длинные очереди машин на погрузку-разгрузку?

Чем отличается подход к анализу информации в классических аналитических инструментах от вашего решения?

Несмотря на общепринятое позиционирование аналитических систем, традиционно их пользователем является подготовленный аналитик, крутящий «кубики» данных и ищущий в них закономерности. Для анализа данных он использует таблицы, графики, диаграммы и многое другое.

Мы для себя выбрали другого пользователя - это прежде всего топ-руководитель, владелец бизнеса, руководитель отрасли, который постоянно находится в условиях ограниченных временных рамок. Для него скорость принятия управленческих решений зачастую критична. При этом современный занятой человек все чаще хочет воспринимать информацию в виде трёхмерной интерактивной инфографики, позволяющей анализировать максимальные объёмы информации при минимуме временных затрат, быстро улавливать суть проблемы, различные тенденции изменений и оценивать возможные риски. Он привык существовать в трёхмерном пространстве.

Поэтому в наших разработках мы делаем акцент на тех направлениях, которые позволяют быстро и качественно довести до руководителей ситуацию по сложным отраслевым кейсам. с большими объёмами исходных данных. Среди них можно выделить следующие:

Новые приёмы интерактивной визуальной работы с большими массивами оперативной и стратегической информации - технология обеспечивает чёткое восприятие существующих проблем и возможных путей их решения через визуальные образы. На экране одновременно рассматривается множество аспектов, влияющих на проблему, проще понимать информационные, управленческие, финансово-экономические процессы, видна их взаимосвязь и взаимозависимости.

Внедрение элементов геймификации - это новый уровень взаимодействия с пользователем, делающий процесс анализа данных интересным, познавательным и запоминающимся. Соответственно повышается уровень и качество владения информацией.

Использование новых трёхмерных аналитических инструментов , не используемых в традиционных BI-системах ввиду невозможности получения нормального результата на браузерных платформах, например потоковых диаграмм санкей, диаграмм отношений «многие ко многим» и т. п.

Посмотрите сами на примеры интерфейсов наших аналитических систем. Я думаю, что все станет понятно без лишних слов.

СПЕЦПРОЕКТ КОМПАНИИ IDVP

Экосистема — это функциональное единство живых организмов и среды их обитания. Основные характерные особенности экосистемы — ее безразмерность и безранговость. Замещение одних биоценозов другими в течение длительного периода времени называется сукцессией. Сукцессия, протекающая на вновь образовавшемся субстрате, называется первичной. Сукцессия на территории, уже занятой растительностью, называется вторичной.

Единицей классификации экосистем является биом — природная зона или область с определенными климатическими условиями и соответствующим набором доминирующих видов растений и животных.

Особая экосистема — биогеоценоз — участок земной поверхности с однородными природными явлениями. Составными частями биогеоценоза являются климатоп, эдафотоп, гидротоп (биотоп), а также фитоценоз, зооценоз и микробоценоз (биоценоз).

С целью получения продуктов питания человек искусственно создает агроэкосистемы. Они отличаются от естественных малой устойчивостью и стабильностью, однако более высокой продуктивностью.

Экосистемы — основные структурные единицы биосферы

Экологическая система, или экосистема, — основная функциональная единица в экологии, так как в нее входят организмы и

неживая среда — компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга, и необходимые условия для поддержания жизни в той ее форме, которая существует на Земле. Термин экосистема впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли.

Таким образом, под экосистемой понимается совокупность живых организмов (сообществ) и среды их обитания, образующих благодаря круговороту веществ, устойчивую систему жизни.

Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально- энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода.

В любом конкретном месте обитания запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков.

Следовательно, сообщество образует с неорганической средой определенную систему, в которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.

Рис. 8.1. Структура биогеоценоза и схема взаимодействия между компонентами

В отечественной литературе широко применяется термин «биогеоценоз», предложенный в 1940 г.B . Н Сукачевым. По его определению, биогеоценоз — «совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, почвы и гидрологических условий), имеющая особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии».

В биогеоценозе В.Н. Сукачев выделял два блока: экотоп — совокупность условий абиотической среды и биоценоз — совокупность всех живых организмов (рис. 8.1). Экотоп часто рассматривают как абиотическую среду, не преобразованную растениями (первичный комплекс факторов физико-географической среды), а биотоп — как совокупность элементов абиотической среды, видоизмененных средообразующей деятельностью живых организмов.

Существует мнение, что термин «биогеоценоз» в значительно большей степени отражает структурные характеристики изучаемой макросистемы, тогда как в понятие «экосистема» вкладывается, прежде всего, ее функциональная сущность. Фактически же между этими терминами различий нет.

Следует указать, что совокупность специфического физико-хи- мического окружения (биотопа) с сообществом живых организмов (биоценозом) и образует экосистему:

Экосистема = Биотоп + Биоценоз.

Равновесное (устойчивое) состояние экосистемы обеспечивается на основе круговоротов веществ (см. п. 1.5). В этих круговоротах непосредственно участвуют все составные части экосистем.

Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимо наличие запаса неорганических веществ в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Продуценты

Консументы - гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы.

Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Классификация эта относительная, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов в течение жизни, выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.

В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена — консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию и ускорению циклической миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна.

Масштабы экосистемы в природе весьма различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т.е. многократность вовлечения одних и тех же элементов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень с его населением, и небольшой временный водоем, луг, лес, степь, пустыню, весь океан и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.

В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается в основном за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, озера и т.п.).

Экосистема — практически замкнутая система. В этом состоит принципиальное отличие экосистем от сообществ и популяций, являющиеся открытыми системами, обменивающимися со средой обитания энергией, веществом и информацией.

Однако ни одна экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота, поскольку минимальный обмен массой со средой обитания все-таки происходит.

Экосистема является совокупностью взаимосвязанных энергопотребителей, совершающих работу по поддержанию ее неравновесного состояния относительно среды обитания за счет использования потока солнечной энергии.

В соответствии с иерархией сообществ жизнь на Земле проявляется и в иерархичности соответствующих экосистем. Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Как уже отмечалось, запасы биогенных элементов, необходимых для жизни организмов на Земле в целом и на каждом конкретном участке на ее поверхности, небезграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни.

Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы — древнейшее свойство жизни.

С этой точки зрения устойчивое существование многих видов в экосистеме достигается за счет постоянно происходящих в ней естественных нарушений местообитаний, позволяющих новым поколениям занимать вновь освободившееся пространство.

Концепция экосистемы

Основным объектом изучения экологии являются экологические системы, или экосистемы. Экосистема занимает следующее после биоценоза место в системе уровней живой природы. Говоря о биоценозе, мы имели в виду только живые организмы. Если же рассматривать живые организмы (биоценоз) в совокупности с факторами окружающей среды, то это уже экосистема. Таким образом, экосистема — природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (например, атмосфера — косной, почва, водоем — биокосной и т.д.), связанными между собой обменом веществ и энергии.

Общепринятый в экологии термин «экосистема» ввел в 1935 г. английский ботаник А. Тенсли. Он считал, что экосистемы, «с точки зрения эколога представляют собой основные природные единицы на поверхности земли», в которые входит «не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем средой биома, — факторы местообитания в самом широком смысле». Тенсли подчеркивал, что для экосистем характерен разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между органическим и неорганическим веществом. Это не только комплекс живых организмов, но и сочетание физических факторов.

Экосистема (экологическая система) — основная функциональная единица экологии, представляющая собой единство живых организмов и среды их обитания, организованное потоками энергии и биологическим круговоротом веществ. Это фундаментальная общность живого и среды его обитания, любая совокупность совместно обитающих живых организмов и условий их существования (рис. 8).

Рис. 8. Различные экосистемы: а — пруда средней полосы (1 — фитопланктон; 2 — зоопланктон; 3 — жуки-плавунцы (личинки и взрослые особи); 4- молодые карпы; 5 — щуки; 6 — личинки хорономид (комаров-дергунцов); 7- бактерии; 8 — насекомые прибрежной растительности; б — луга (I — абиотические вещества, т.е. основные неорганические и органические слагаемые); II- продуценты (растительность); III- макроконсументы (животные): А — травоядные (кобылки, полевые мыши и т.д.); В — косвенные или питающиеся детритом консументы, или сапробы (почвенные беспозвоночные); С- «верховые» хищники (ястребы); IV- разлагатели (гнилостные бактерии и грибы)

Понятие «экосистема» можно применить к объектам различной степени сложности и величины. Примером экосистемы может служить тропический лес в определенном месте и в конкретный момент времени, населенный тысячами видов живущих вместе растений, животных и микробов и связанный происходящими между ними взаимодействиями. Экосистемами являются такие природные образования, как океан, море, озеро, луг, болото. Экосистемой может быть кочка на болоте и гниющее дерево в лесу с живущими на них и в них организмами, муравейник с муравьями. Самой большой экосистемой является планета Земля.

Каждая экосистема может характеризоваться определенными границами (экосистема елового леса, экосистема низинного болота). Однако само понятие «экосистема» безранговое. Она обладает признаком безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения. Обычно экосистемы разграничиваются элементами абиотической среды, например рельефом, видовым разнообразием, физико-химическими и трофическими условиями и т.н. Размер экосистем не может быть выражен в физических единицах измерения (площадь, длина, объем и т.д.). Он выражается системной мерой, учитывающей процессы обмена веществ и энергии. Поэтому под экосистемой обычно понимают совокупность компонентов биотической (живые организмы) и абиотической среды, при взаимодействии которых происходит более или менее полный биотический круговорот, в котором участвуют продуценты, консументы и редуценты. Термин «экосистема» применяется и по отношению к искусственным образованиям, например экосистема парка, сельскохозяйственная экосистема (агроэкосистема).

Экосистемы можно разделить на микроэкосистемы (дерево в лесу, прибрежные заросли водных растений), мезоэкосистемы (болото, сосновый лес, ржаное поле) и макроэкосистемы (океан, море, пустыня).

О равновесии в экосистемах

Равновесными называются такие экосистемы, которые «контролируют» концентрации биогенов, поддерживая их равновесие с твердыми фазами. Твердые же фазы (остатками живых организмов) являются продуктами жизнедеятельности биоты. Равновесными будут и те сообщества и популяции, которые входят в равновесную экосистему. Такой вид биологического равновесия называется подвижным , поскольку процессы отмирания непрерывно компенсируются появлением новых организмов.

Равновесные экосистемы подчиняются принципу устойчивости Лe Шателье. Следовательно, эти экосистемы обладают гомеоста- зом, — иными словами, способны минимизировать внешнее воздействие при сохранении внутреннего равновесия. Устойчивость экосистем достигается не смещением химических равновесий, а путем изменения скоростей синтеза и разложения биогенов.

Особый интерес представляет способ поддержания устойчивости экосистем, основанный на вовлечении в биологический круговорот органического веществ, ранее произведенного экосистемой и отложенного «про запас» — древесины и мортмассы (торф, гумус, подстилка). В этом случае древесина служит как бы индивидуальным материальным богатством, а мортмасса — коллективным, принадлежащим экосистеме в целом. Это «материальное богатство» увеличивает запас устойчивости экосистем, обеспечивая их выживание при неблагоприятных изменениях климата, стихийных бедствиях и др.

Устойчивость экосистемы тем больше, чем больше она по размеру и чем богаче и разнообразнее ее видовой и популяционный состав.

Экосистемы разного типа используют различные варианты индивидуальных и коллективных способов запасания устойчивости при различном соотношении индивидуального и коллективного материального богатства.

Таким образом, основная функция совокупности живых существ (сообщества), входящих в экосистему, — обеспечить равновесное (устойчивое) состояние экосистемы на основе замкнутого круговорота веществ.

Для российских производителей микроэлектроники разрушение сложившихся рынков проприетарных решений является, возможно, единственным шансом на преодоление разрыва в масштабе деятельности с зарубежными конкурентами

В цифровой экономике доступность информационных технологий теряет дифференцирующее значение. Информационные технологии будут проникать во все сферы деятельности во всех странах.

Ключевыми становятся вопросы субъектности: участвует ли страна в развитии технологий, используя цифровизацию в интересах своей экономики и безопасности, или она становится пассивным объектом цифровизации - потребителем технологий и поставщиком сырья и трудовых ресурсов.

Россия сейчас ближе ко второму варианту, что существенно повышает зависимость национальной экономики от стран - технологических лидеров. Цифровизация в текущей концепции ведет к поляризации доходов - увеличению экономики стран, которые развивают и контролируют технологии, и сокращению экономики сырьевых стран.

Главный вызов для России - переход от пассивного потребления к активной роли в создании и развитии технологий. Основной барьер на этом пути - широкое использование закрытых защищенных (проприетарных) решений зарубежных корпораций. По сути Россия сейчас находится в плену этих технологий. Российским заказчикам удобнее использовать решения зарубежных корпораций, выплачивая правообладателям интеллектуальной собственности технологическую ренту. То, что часто называется трансфером технологий, фактически является формированием зависимости, когда российские компании могут только использовать технологию, но не имеют возможности ее самостоятельно развивать и контролировать составляющие процессы.

Использование закрытых защищенных технологий, разработанных российскими компаниями, не выход. Фактор политических рисков снижается, но при этом возрастают риски технологической консервации и «феодализации» рынка. Отставание от передового мирового уровня увеличивается, а когда разрыв становится неприемлемым, заказчики переходят на использование зарубежных технологий. Сначала это происходит в виде временных исключений, затем число исключений растет и превращается в системный процесс. Наиболее наглядно это проявляется в использовании зарубежных электронных компонентов предприятиями ВПК.

Решение проблемы - переход от использования закрытых проприетарных технологий к совместному использованию и развитию открытых технологий, свободно распространяемых или коммерчески доступных. Это решение не только для России, но и для всех стран, перед которыми стоит проблема технологической независимости.

Коммерциализация в этой модели обеспечивается за счет услуг по разработке и внедрению технологий, сопутствующих сервисов. Сокращение уровня прибыльности по сравнению с закрытой продуктовой моделью не приведет к снижению динамики развития, так как компенсируется вовлечением существенно более широкого круга компаний и специалистов из разных стран в процесс совершенствования технологий. Это перезапуск глобализации в новой парадигме: вместо исчерпавшего себя примитивного разделения труда между странами - совместное развитие и использование технологий.

Мы видим, что в разработке программного обеспечения (ПО) эти принципы уже широко используются. Считается, что баланс между проприетарным и свободно распространяемым ПО уже сложился, что доля свободного ПО не растет, но этот баланс подвижен. Экосистемы разработчиков свободного ПО держат в тонусе лидеров отрасли, не позволяя им задирать уровень ренты с контролируемых рынков и предоставляя заказчикам достойную альтернативу.

Порой открытые технологии разрушают рынок проприетарных решений на переделах одного уровня и одновременно создают предпосылки для олигополизации или монополизации на другом переделе. Так произошло, например, в 1980-е с внедрением открытой архитектуры компьютеров IBM-PC. Открытая технология позволила сформироваться огромной экосистеме разработчиков и производителей компьютеров и комплектующих. На этой волне поднялась другая монополия проприетарных решений стандарта Wintel - ОС Windows плюс х86-процессоры Intel.

Сейчас экосистема из 450 компаний - разработчиков процессоров, объединившихся вокруг британской ARM, разрушает монополию Intel на рынке процессорных архитектур. ARM предлагает более открытую лицензионную модель использования своих процессорных ядер и одновременно начинает доминировать на рынке IP, где доля лицензий ARM достигает уже 40%. А на другом фронте борьбы с доминированием Intel TSMC предлагает производственные ресурсы коллективного использования и делает передовые полупроводниковые технологии доступными широкому кругу разработчиков. Объединив, как и ARM, более 450 заказчиков, TSMC получает высокий и стабильный уровень загрузки.

С увеличением числа заказчиков набирают темп инвестиций и технологического развития и уже занимают более 60% мирового рынка фаундри - контрактные производители полупроводников. И в каждом случае формируется новое, более узкое разделение труда: вместо вертикально интегрированной закрытой модели Intel возникает разделение на разработчиков IP-ядер и блоков, фаундри и разработчиков микросхем, которые в новом разделении труда выступают интеграторами базовых технологий.

Для российских разработчиков и производителей микроэлектроники разрушение сложившихся рынков проприетарных решений, возможно, единственный шанс на преодоление разрыва в масштабе деятельности. Уступая зарубежным конкурентам на три порядка в масштабе, невозможно конкурировать по сложившимся правилам минимальной цены. Нужно предлагать другие правила - не продажи закрытых решений, а приглашение к участию во владении и развитии технологий.

Для государства такое изменение подхода - это возможность перейти от дотационного финансирования отрасли к инвестиционному, решить проблемы «ухода в песок» средств, выделяемых на НИОКР.

Государство последние года щедро финансирует НИОКР в области электроники, но текущие проекты не ставят целью создание открытых технологий, разрушение мировых монополий и олигополий, развитие больших экосистем. В текущем подходе, когда ставка делается на закрытые российские решения, замещающие закрытые зарубежные решения, заложено отставание и дотационная зависимость отрасли от бюджета. Такой подход не позволяет придать исследованиям и разработкам ускорение за счет вовлечения в проекты широкого круга как российских, так и зарубежных компаний, не позволяет включить интерес крупных частных инвесторов.

В закрытой модели финансирования государственных НИОКР оценку результативности и эффективности проектов дают сами себе заказчик и выбранный им исполнитель, причем оба они заинтересованы «прикрыть» друг друга. Формируется клановый характер отношений.

В открытой модели эту оценку дает сообщество разработчиков, использующих созданные технологии. Расширение соответствующих технологических экосистем становится основным и очень наглядным критерием оценки проектов, так как характеризует и выход на рынки, и привлечение частных инвестиций.

Формирование экосистем зависит не только от государства, но в первую очередь от готовности компаний работать в сообществе, совмещая конкуренцию и сотрудничество, опираясь на открытые, уважительные отношения. Построение таких отношений, возможно, самая главная технология, которой не хватает электронной отрасли России.

Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот вещества между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему, или экосистему… Экосистемы представляют собой открытые системы, поэтому важной составной частью концепции является среда на входе и среда на выходе” Ю. Одум.

Рис. 2.1

Важнейшее понятие - “сложность системы” может быть оценена на двух уровнях:

• · сложность на "структурном уровне", которая определяется числом элементов системы и связей между ними (морфологическая сложность);
• · сложность на "поведенческом уровне" - набор реакций системы на внешние возмущения или степень эволюционной динамики (функциональная сложность).

Определить, что такое "сложная система" на структурном уровне не представляется реалистичным, хотя большинство биологов интуитивно убеждены, что все экосистемы имеют морфологически сложное строение. Б.С. Флейшман предложил пять принципов усложняющегося поведения систем, представленных на схеме и позволяющих оценить функциональную сложность:

Сложность поведения систем первого уровня определяется только законами сохранения в рамках вещественно-энергетического баланса (такие системы изучает классическая физика). Особенностью систем второго уровня является появление обратных связей; определяющим для них становится принцип гомеостаза, что и задает более сложное их поведение (функционирование таких систем изучает кибернетика). Еще более сложным поведением обладают системы третьего уровня, у которых появляется способность "принимать решение", т.е. осуществлять некоторый выбор из ряда вариантов поведения ("стимул - реакция"). Так, Н.П. Наумов показал, что возможен опосредованный через среду обитания обмен опытом между особями, поколениями одного вида и разными видами, т.е., по существу, обмен информацией. Системы четвертого уровня выделяются по наличию достаточно мощной памяти (например, генетической) и способности осуществлять перспективную активность или проявлять опережающую реакцию ("реакция - стимул") на возможное изменение ситуации - эффект преадаптации (см., например, [Кулагин, 1980]). Наконец, пятый уровень сложности объединяет системы, связанные поведением интеллектуальных партнеров, предугадывающих многоходовые возможные действия друг друга. Этот тип поведения имеет отношение, в основном, к социальным аспектам взаимодействия "Человек - Природа" (хотя на практике встречается лишь в партиях хороших шахматистов).

Наконец, все свойства сложных систем делятся на простые (аддитивные; например, биомасса некоторого сообщества) и сложные (неаддитивные; например, устойчивость экосистемы).

Описание любой сложной системы состоит из трех компонентов: морфологической, функциональной и информационной [Дружинин, Конторов, 1976].

Под элементом понимается подсистема, внутрь которой морфологическое описание уже не проникает. Элементный состав может содержать однотипные (гомогенные системы) и разнотипные (гетерогенные системы) элементы. Однотипность не означает полной идентичности и определяет только близость основных свойств. Важным признаком морфологии является природа элементов, где можно отметить вещественные, энергетические и информационные элементы. Применять, однако, к естественным элементам емкий термин “назначение” следует с определенной осторожностью, т.к. многое зависит от позиции наблюдателя. Рассматривая биоэнергетические процессы, эколог будет вполне прав, утверждая, что популяция несет энергетическую функцию в системе; в то же время является большим искушением принять генетически обособленный вид за информационный элемент некоторой сверхсистемы.

Традиционно выделяют прямые, обратные и нейтральные связи. Первые из них предназначены для передачи вещества, энергии, информации и их комбинаций от одного элемента к другому в соответствии с последовательностью выполняемых функций и пропускной способностью канала передачи. Обратные связи реализуют функции управления или адаптации (поддержание гомеостаза) и носят, как правило, информационный характер.

Структурные свойства систем определяются характером и устойчивостью отношений между элементами. По характеру отношений между элементами структуры делятся на многосвязные и иерархические. Очень трудно найти примеры сложных иерархических систем - все они имеют, как правило, сетевую организацию, когда один и тот же элемент структуры может входить (в зависимости от точки зрения или по определению) в несколько подсистем более высокого уровня. Например, один и тот же вид организмов в зависимости от условий может трактоваться как "хищный" или "нехищный". Различают также детерминированные, стохастические и хаотические структуры. Детерминизм, как и индетерминизм, имеет свою иерархию совершенства. Например, типично вероятностные структуры экосистем на нижнем уровне (особь, группа организмов) претерпевают чисто случайные изменения, но на более высоких уровнях эти изменения становятся целенаправленными за счет естественного отбора и эволюции.

Композиционные свойства систем определяются способом объединения элементов в функциональные группы и соотношением этих групп. Различают следующие группы элементов и подсистем:

• · эффекторные - способные преобразовывать воздействия и воздействовать веществом и энергией на другие подсистемы (например, техногенные компоненты экосистем);
• · рецепторные - способные преобразовывать внешние воздействия в информационные сигналы, передавать и переносить информацию (биоиндикаторные компоненты);
• · рефлексивные - способные воспроизводить внутри себя процессы на информационном уровне (измеряющие компоненты).

Морфологическое описание входит составной частью в тезаурус системы - совокупность полезной внутренней информации системы о себе, которая определяет ее способность распознавать ситуацию и управлять собой. Для полноты картины остановимся на формальных определениях основных объектов морфологической структуры экологических систем, которые мы будем использовать в последующем изложении (Бигон с соавт.).

Функциональное описание. Сложная система, как правило, многофункциональна. Функции любой системы можно распределить по возрастающим рангам, примерно следующим образом:

• o пассивное существование (материал для других систем);
• o обслуживание системы более высокого порядка;
• o противостояние другим системам или среде (выживание);
• o поглощение других систем и среды (экспансия);
• o преобразование других систем и среды.

Функциональное описание системы, как и морфологическое описание, как правило, иерархично. Для каждого элемента, частной подсистемы и всей системы в целом функциональность задается набором параметров морфологического описания Х (включая воздействия извне), числовым функционалом Y, оценивающим качество системы, и некоторым математическим оператором детерминированного или стохастического преобразования? , определяющим зависимость между состоянием входа Х и состоянием выхода Y:

Y = ? (X) . (2.1)

Как видно из приведенной выше схемы принципов усложняющегося поведения, функция отклика Y подсистемы верхнего уровня зависит от функций, описывающих внутренние процессы подчиненных подсистем.

Из общей теории моделирования физических систем принято выделять пять групп параметров с точки зрения способа их использования в моделях:

• 1. входные параметры - V = (v 1 ,v 2 ,…,v k), - значения которых могут быть измерены, но возможность воздействия на них отсутствует (применительно к моделям экосистем, к таковым можно отнести солнечную активность, глобальные климатические явления, неуправляемую хозяйственную деятельность человека и т.д.);
• 2. управляющие параметры - U = (u 1 ,u 2 ,…,u r), - с помощью которых можно оказывать прямое воздействие в соответствии с теми или иными требованиями, что позволяет управлять системой (к ним можно отнести ряд целенаправленных мероприятий по охране и восстановлению природной среды);
• 3. возмущающие (стохастические) воздействия - ? = (? 1 ,? 2 ,…,? l), - значения которых случайным образом меняются с течением времени и которые недоступны для измерения, создавая дисперсию неучтенных условий или шум;
• 4. параметры состояния - X = (x 1 ,x 2 ,…,x n) - множество внутренних параметров, мгновенные значения которых определяются текущим режимом функционирования экосистемы и, в конечном итоге, являются результатом суммарного воздействия входных, управляющих и возмущающих факторов, а также взаимного влияния других внутрисистемных компонентов;
• 5. выходные (целевые или результирующие) параметры - Y = (y 1 ,y 2 ,…,y m) - некоторые специально выделенные параметры состояния (либо некоторые функции от них), которые являются предметом изучения (моделирования, оптимизации) и которые используются в качестве критерия "благополучия" всей экосистемы.

По отношению к экосистеме входные и управляющие параметры являются внешними, что подчеркивает независимость их значений от процессов внутри нее. Возмущающие факторы при этом могут иметь как внешнюю, так и внутреннюю природу.

Информационное описание также должно давать представление об организации системы. При этом сам термин “информация” имеет несколько значений:

• · в биологии - совокупность биохимически закодированных сигналов, передающихся от одного живого объекта к другому (от родителей к потомкам) или от одних клеток другим в процессе развития особи;
• · в математике, кибернетике - количественная мера устранения энтропии (неопределенности) или мера организации системы.

Если трактовать информацию как меру упорядоченности системы, то ее количество будет соответствовать негэнтропии, выражающей потенциальную меру предсказуемости будущего системы (или оценку возможности экстраполяции ее состояния). Чтобы экосистема действовала и взаимодействовала со средой, она должна потреблять информацию из среды и сообщать информацию среде. Этот процесс называется информационным метаболизмом, который совместно с вещественным и материальным метаболизмом образует полный метаболизм.