Петли обратной связи: как природа обретает собственные ритмы — Анжи-Маргрит Ньютел

Смотреть урок полностью: http://ed.ted.com/lessons/feedback-loops-how-nature-gets-its-rhythms-anje-margriet-neutel

В то время как петли обратной связи вызывают одну досаду на репетициях группы, они очень важны в природе. Что представляет собой обратная связь в природе, и каким образом она поддерживает устойчивость нашего мира? Анжи-Маргрит Ньютел рассказывает о простых положительных и отрицательных петлях обратной связи, исследуя, как множество петель экосистемы соединяются воедино и создают свой отличительный звук.

Урок — Анжи-Маргрит Ньютел, анимация — Брэд Пурнелл.

Проверка, проверка, раз, два, три.

Когда ваша группа выступает на сцене,
обратная связь — это досадная помеха,

но в грандиозном оркестре природы
обратная связь не только полезна —

именно она всё приводит в действие.

Так что же такое обратная связь?

Ключевым элементом, будь то в музыке,
окружающей среде или социологии,

является феномен под названием
«взаимная причинная связь»,

где X влияет на У,
а У воздействует на Х и так далее,

создавая непрерывный цикл
под названием «петля обратной связи».

Мир природы полон таких механизмов,

они формируются за счёт связей
между живыми и неживыми телами,

которые обеспечивают устойчивость,

определяя реакцию популяций
и пищевых цепочек на различные события.

Когда растения умирают,
они насыщают почву перегноем —

устойчивой массой органических веществ,
обеспечивающих влагу и питание

для роста новых растений.

Чем больше растений вырастает и умирает,
тем больше образуется перегноя,

способствуя появлению
всё новых растений, и так далее.

Это пример положительной обратной связи,

основной силы в развитии экосистем.

Она называется позитивной обратной связью
не потому что полезна,

а потому что усиливает
определённый эффект или изменение

в сравнении с прежними условиями.

Эти положительные или усиливающие петли
могут быть и пагубными.

Например, при вырубке леса
почва подвержена эрозии,

которая удаляет из неё органику
и питательные вещества,

так всё меньше растений удерживает почву,
провоцируя развитие эрозии.

Отрицательная обратная связь,
напротив, уменьшает или сдерживает

изменения в экосистеме для поддержания
более стабильного равновесия.

Возьмём хищников и их добычу.

Когда рыси поедают зайцев-беляков,
они снижают их численность,

однако истощение источника пищи рысей
вскоре вызовет спад их численности,

уменьшая число хищников и позволяя
популяции зайца-беляка восстановиться.

Непрерывный цикл создаёт
волнообразную модель подъёмов и спадов,

поддерживая долгосрочное равновесие
и сохраняя пищевую цепь с течением времени.

Процессы обратной связи могут показаться
нелогичными, так как многие из нас

привыкли к более предсказуемым
линейным причинно-следственным моделям.

Например, нам кажется простым тот факт,

что распыление пестицидов помогает росту
растений, убивая насекомых-вредителей,

но это может повлечь за собой
ряд неожиданных последствий.

Например, если пестициды снижают
численность популяции насекомых,

у насекомоядных хищников
будет меньше пищи.

По мере падения их численности

популяция насекомых будет расти,

сводя на нет эффект от наших пестицидов.

Заметим, что каждая обратная связь —
это продукт взаимосвязей внутри петли.

Добавьте одно отрицательное звено —
и оно повернёт силы обратной связи вспять,

а одно слабое звено значительно уменьшит
эффект всей обратной связи.

Уберите звено — разрушена вся петля.

Но это всего лишь простой пример,

так как природные сообщества состоят
не из отдельных пищевых цепей,

а из совокупности взаимодействий.

Петли обратной связи зачастую непрямые,
они проходят через более длинные цепи.

Пищевая сеть из 20 популяций,
может формировать тысячи петель

длиной до 20-ти звеньев.

Но вместо беспорядочной какофонии

петли обратной связи
в экологических системах действуют вместе,

формируя закономерности,
подобно множеству инструментов,

собранных вместе для создания сложной,
но гармоничной мелодии.

Масштабные отрицательные обратные связи
держат позитивные связи под контролем,

как барабаны, поддерживающие ритм.

Посмотрим, как функционирует экосистема
в рамках своей уникальной среды обитания,

которая представлена
своим отличительным звуком.

Окружающая среда океанов
с преобладанием связей «хищник-жертва»,

где сильные отрицательные
и положительные петли

стабилизируются за счёт
самозатухающей обратной связи,

мощной и резкой,
со множеством колебаний.

Экосистемы пустынь
с медленным оборотом биомассы

и слабыми петлями обратной связи
посредством мёртвой материи

больше напоминают постоянный гул.

А влажные тропические леса
с их огромным видовым разнообразием,

высоким оборотом питательных веществ
и сильными взаимосвязями

между живой и мёртвой материей

похожи на рог изобилия звуков.

Несмотря на уравновешивающие воздействия,

многие из этих ареалов и экосистем
развиваются и изменяются со временем,

как и гармония, которую они создают.

Вырубка лесов может превратить
буйные тропики в пустошь,

как и успешный ансамбль разваливается,
растеряв своих ведущих исполнителей.

Однако заброшенный участок земли
может снова превратиться в лес,

как любительская группа, которая
дорастает до профессиональных высот.