Экология
рассматривает биосферу нашей планеты
как сложную систему со многими
взаимосвязанными элементами.
Эти связи
реализуются на принципах обратной
отрицательной связи (вспомним, например,
систему «хищник-жертва»), прямых связей
(в экосистемах «работают» все действия
логической алгебре — «или», «и», «не »),
а также благодаря разнообразным
взаимодействиям, взаимоисключающих
друг друга.
За счет этих связей формируются
гармоничные системы круговорота веществ
и энергии. Любое вмешательство в работу
сбалансированного механизма биосферы
вызывает ответ сразу по многим
направлениям, что делает прогнозирование
в экологии чрезвычайно сложным делом.
Закон
второй: все должно куда деваться .
На
примере биологического круговорота
видно, как остатки и продукты
жизнедеятельности одних организмов в
природе источником существования для
других.
Человек
пока еще не создала такого гармоничного
круговорота в своей хозяйственной
деятельности. Любое производство
постоянно «выпускает» по крайней мере
две вещи — необходимую продукцию и
отходы. Отходы сами собой не исчезают:
они накапливаются, снова вовлекаются
в кругооборот веществ и приводят к
непредсказуемым последствиям.
Закон
третий: природа знает лучше .
«Живое
состоит из многих тысяч различных
органических соединений, — пишет Б.
Коммонер, и порой кажется, что хотя
некоторые из них могут быть улучшены,
если их заменить неким искусственным
вариантом естественной субстанции».
Третий закон экологии утверждает, что
введение органических веществ, не
существующих в природе, а созданные
человеком, но участвуют в живой системе,
скорее навредит.
Одним из самых
удивительных фактов в химии живых
веществ является то, что для любой
органической субстанции, производимой
живыми существами, в природе есть
фермент, способный эту субстанцию
разложить.
Поэтому, когда человек
синтезирует новую органическое
соединение, которое по структуре
значительно отличается от природных
веществ, вполне вероятно, что для нее
нет розкладального фермента, и это
вещество «накапливаться». Второй закон
помогает понять, какие последствия
будет иметь такое накопление.
Закон четвертый: ничто не дается даром
«Глобальная
экосистема представляет собой единое
целое, в рамках которого ничто не может
быть выиграно или потеряно и которое
не может быть объектом общего улучшения:
все, что извлекается из нее человеческим
трудом, должно быть возмещено.
Уплаты
по этому векселю нельзя избежать, ее
можно лишь отсрочить », — пишет Б. Коммонер.
Четвертый закон утверждает: природные
ресурсы не бесконечны.
Человек в процессе
своей деятельности сейчас берет у
природы в «долг» часть ее продукции,
оставляя под залог те отходы и те
загрязнения, которым не может или не
хочет предотвратить.
Этот долг будет
расти, пока существования человечества
не окажется под угрозой и люди сполна
не осознают необходимости устранения
негативных последствий своей деятельности.
Это устранение потребует очень больших
затрат, которые и станут уплатой этого
долга.
Четыре закона экологии Барри Коммонера | Экология сегодня
В 1970-х годах биолог и эколог Барри Коммонер изложил в виде простых афоризмов четыре правила экологии, благодаря которым он приобрел широкую известность. Коммонеру удалось научно-популярным языком объяснить обществу опасности легкомысленного отношения к окружающей среде.
Будущий ученый появился на свет в 1917 году в Бруклине. Его отец и мать были еврейскими иммигрантами из Российской империи. После окончания университета со степенью бакалавра, в 1938 году Коммонер магистерскую степень получил, а в 1941 — докторскую.
После Второй мировой войны больше 30 лет преподавал в университете Сент-Луиса физиологию растений. В пятидесятых годах XX века Барри Коммонер написал несколько книг о вреде ядерных испытаний для экосистемы планеты.
В 1980-х года он переехал в Нью-Йорк, где получил должность главы Центра биологии и природных систем при городском колледже.
Его исследования в течении своей научной деятельности стали основой для написание нескольких научно-популярных трудов по экологии. В двух из них «Замыкающийся круг» (1974) и «Технология прибыли» (1976) ученый описал четыре экологических принципа. В своих законах Барри Коммонер опирается на принцип динамического равновесия.
Первый закон
Наиболее наглядной иллюстрацией принципа динамического равновесия выступает первый постулат, сформулированный Коммонером — «Все связано со всем».
В написанных работах ученый старался донести мысль о том, что в окружающем мире все компоненты связаны друг с другом. Если человечество портит что-то в одном месте биосферы, то это непременно влияет на другие. Любое воздействие, даже небольшое, влечет за собой последствия, в том числе и негативные.
Этот принцип иллюстрирует огромное количество связей между находящимися в экосистеме живыми существами и окружающей средой, биосферой и обществом, и компонентами множества систем.
В своей работе Коммонер опирался на научные труды своих предшественников. В одном из трудов для иллюстрации первого принципа он изложил историю из жизни Чарльза Дарвина.
Как то раз к Дарвину за советом пришли сельские жители. Они просили ученого подсказать им, как поднять урожайность гречневой крупы.
На что ученый посоветовал завести больше котов: они уничтожат грызунов, которые поедают крупу, в результате чего урожайность последней повысится.
Второй закон
Второй постулат гласит: «Все должно куда-то деваться». Он вытекает из фундаментального закона сохранения материи. В природе синтезируются только те вещества, которые могут впоследствии быть разрушены естественным образом. В соответствии с первым принципом, всякое загрязнение вернется к человеку обратно.
Это позволяет по-новому рассматривать проблему отходов материальной промышленности. Синтезирование человечеством новых веществ, которые нельзя разрушить без вреда для окружающей среды, привело к проблеме накопления отходов, там где их не должно быть.
Это же касается и добычи ископаемых: переработанная нефть приводит к загрязнению и ухудшению экологической обстановки.
Второй закон основывается на принципе перераспределения бытового мусора и безотходного экологического производства. При создании новых технологий стоит учитывать, чтобы они были менее ресурсозатратными, а также использовали продукты переработки. Кроме того стоит применять наиболее щадящий способ утилизации мусора.
Третий закон
Третий принцип сформулированный американским биологом гласит: «Природа знает лучше». Он основан на теории эволюции. Существующие в современном мире организмы и комбинации результат долгого процесса эволюции и естественного отбора.
Из огромного количества веществ в результате процесса отбора остались те соединения, которые наиболее приемлемы для земных условий и имеют разлагающие их ферменты.
Природа посредством конкурентной борьбы видов за существование оставляла только сильнейшие организмы устойчивые к конкретным климатическим условиям.
Активные преобразования человеком экологической среды (экоцида), биогеоценозов (ценозоцида), а также истребление растений и животных (геноцида) может привести к
необратимым последствиям, в результате которых мир перестанет быть пригодным для существования человечества. Без точного знания функционирования законов экосистем и биоценозов и последствий их изменения невозможны никакие «улучшения» природы.
Необдуманное вмешательство человека с целью решения проблем может привести к еще большему урону. Массовый отстрел воробьев в Азии, наносящие, по мнению жителей, вред посевам культур, послужил причиной того, что их место заняли насекомые.
Последние лишившись естественных врагов увеличили свою популяцию и нанесли еще больший вред посевам. Изменения в экологической цепи привели к большему сокращению урожайности.
Четвертый закон
Последний принцип, выведенный Коммонером, основывается на законе разумного природопользования и гласит: «Ничто не дается даром» или «За все приходится платить». Этот закон объединяет в себе три предыдущих. Биосфера, как всеобъемлющая экосистема, является единым целым. Победа в одном месте сопровождается поражением в другом.
Экономия средств на защите окружающей среды оборачивается для человека осложнением здоровья, природными катастрофами и снижением благоприятных условий для жизни. Все что было получено из нее в результате человеческого труда, в конечном итоге должно быть возмещено.
В своих законах Коммонер выносит на первый план всеобщую связь природных процессов. Прогресс любой природной системы возможен только при использование материальных, энергетических и информационных ресурсов окружающей ее среды.
Доклад (ШМО) "ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ"
ДОКЛАД НА ШМО ИСТОРИИ И ЕСТЕСТВЕННО НАУЧНОГО ЦИКЛАМБОУ СОШ №3 г.ЛЬГОВА КУРСКОЙ ОБЛАСТИ
Подготовила: учитель биологии Алипова Е.А.
ТЕМА: ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ
В условиях научно-технического прогресса особое значение приобретает изучение взаимодействия общества и природы, человека и биосферы.
Сложившийся в ходе социально-экономического и научно технического развития тип «обмена веществ» между обществом и природой часто не вписывается в естественную структуру биосферы. В этих условиях важно уметь определить допустимые пределы воздействия человека на природу.
Экология призвана стать научной основой по использованию и охране природных ресурсов, сохранению среды в благоприятном для жизнедеятельности человека состоянии.
Термин «экология» стал применяться еще в XIX. Его буквальный перевод с греческого означает «изучение собственного дома». Первоначально этот термин употреблялся тогда, когда речь шла об изучении взаимосвязи между растительными и животными существами и окружающей средой.
Но постепенно пришло понимание того, что и человек, и его образ мыслей, и его образ жизни, и его судьба — все это неотделимо от окружающей среды и составляет ее часть.
И его взаимоотношение с природой — воздействие на природу в процессе жизнедеятельности и обратное влияние оскудевшей природы на развитие человека и общества — должно стать предметом специального изучения.
Экология — это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неорганической природой, о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.
Экология как наука сформировалась лишь в середине прошлого столетия, после того, как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на Земле, об особенностях их образа жизни. Возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и взаимоотношения их со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые заслуживают специального и тщательного изучения.
Термин «экология» ввел известный немецкий зоолог Э. Геккель, который в своих трудах «Всеобщая морфология организмов» и «Естественная история миротворения» впервые попытался дать определение сущности новой науки. Слово «экология» происходит от греческого «oikos», что означает «жилище», «местопребывание», «убежище».
Как и любая наука, экология выявляет закономерности протекания изучаемых процессов и формулирует их в виде кратких логических и проверенных практикой положений — законов.
Основные законы экологии:
- Закон незаменимости биосферы: биосфера — это единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.
- Закон биогенной миграции атомов (В.И.Вернадского): миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется при непосредственном участии живого вещества — биогенная миграция.
- Закон физико-химического единства живого вещества: общебиосферный закон — живое вещество физико-химически едино; при всей разнокачественности живых организмов они настолько физико-химически сходны, что вредное для одних не безразлично для других (например, загрязнители).
- Принцип Реди: живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие.
- Закон единства «организм – среда»: жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов.
- Закон однонаправленности потока энергии: энергия, получаемая сообществом и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой передается консументам, а затем редуцентам с падением потока на каждом трофическом уровне; поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (максимум 0,35%) говорить о «круговороте энергии» нельзя; существует лишь круговорот веществ, поддерживаемый потоком энергии.
- Закон необратимости эволюции Л. Долло: организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков, даже вернувшись в среду их обитания.
- Закон (правило) 10 процентов Р. Линдемана: среднемаксимальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой 10% энергии (или вещества в энергетическом выражений), как правило, не ведет к неблагоприятным последствиям для экосистемы и теряющего энергию трофического уровня.
- Закон толерантности (В. Шелфорда): лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.
- Закон оптимума: любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.
- Закон ограничивающего фактора (закон минимума Ю. Либиха): наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений; от него зависит в данный момент выживание особей; веществом, присутствующим в минимуме управляется рост.
- Закон (принцип) исключения Гаузе: два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны, т.е. если они занимают одну и ту же экологическую нишу.
- «Законы» экологии Б. Коммонера: 1) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться; 3) природа «знает» лучше; 4) ничто не дается даром.
Из закона всеобщей связи («все связано со всем») вытекает несколько следствий:
Закон больших чисел – совокупное действие большого числа случайных факторов приводит к результату, почти не зависящему от случая, то есть имеющему системный характер.
Так, мириады бактерий в почве, воде, в телах живых организмов создает особую, относительно стабильную микробиологическую среду, необходимую для нормального существования всего живого.
Или другой пример: случайное поведение большого числа молекул в некотором объеме газа обусловливает вполне определенные значения температуры и давления.
Принцип Ле Шателье (Брауна) – при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. На биологическом уровне он реализуется в виде способности экосистем к саморегуляции.
- Закон оптимальности – любая система функционирует с наибольшей эффективностью в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах.
- Любые системные изменения в природе оказывают прямое или опосредованное воздействие на человека – от состояния индивидуума до сложных общественных отношений.
- Из закона сохранения массы вещества («все должно куда-то деваться») вытекают по меньшей мере два постулата, имеющих практическое значение.
Закон развития системы за счет окружающей ее среды гласит: любая природная или общественная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно.
Закон неустранимости отходов или побочных воздействий производства, согласно которому образующиеся в процессе производственной деятельности отходы неустранимы бесследно, они могут быть лишь переведены из одной формы в другую или перемещены в пространстве, а их действие может быть растянуто во времени. Этот закон исключает принципиальную возможность безотходного производства и потребления в современном обществе. Материя не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую, оказывая влияние на жизнь.
Утверждение «ничто не дается даром» означает, что любое новое приобретение в эволюции экосистемы обязательно сопровождается утратой какой-то части прежнего достояния и возникновением новых, все более сложных проблем.
К примеру, с появлением многоклеточных организмов (грибов, растений, животных) и выходом их на сушу во много раз увеличилось биоразнообразие планеты, началось освоение экологических ниш и формирование биосферы Земли.
Но вместе с «многоклеточностью» к живым существам пришли старость и болезни, в том числе инфекции, злокачественные опухоли, паразитизм.
Из этого закона следуют:
закон необратимости эволюции (однонаправленности развития): большие системы эволюционируют только в одном направлении – от простого к сложному; инволюция, регресс могут относиться только к отдельным частям или отдельным периодам развития системы;
правило ускорения эволюции: с ростом сложности организации систем темпы эволюции возрастают. Это правило в равной степени может быть отнесено и к сменяемости видов в эволюции органического мира, и к человеческой истории, и к развитию техники.
Еще одно следствие закона «ничто не дается даром» – не существует бесплатных ресурсов: пространство, энергия, солнечный свет, вода, какими бы неисчерпаемыми они ни казались, неукоснительно оплачиваются любой расходующей их системой.
Принцип «природа знает лучше» определяет прежде всего то, что может и что не должно иметь места в биосфере. Все в природе – от простых молекул до человека – прошло жесточайший конкурс на право существования. Сегодня планету населяет лишь одна тысячная часть испытанных эволюцией видов растений и животных.
Главный критерий этого эволюционного отбора – вписанность в глобальный биотический круговорот, заполненность всех экологических ниш. У любого вещества, выработанного организмами, должен существовать разлагающий его фермент, и все продукты распада должны вновь вовлекаться в круговорот.
С каждым биологическим видом, который нарушал этот закон, эволюция рано или поздно расставалась.
Человеческая индустриальная цивилизация грубо нарушает замкнутость биотического круговорота в глобальном масштабе, что не может остаться безнаказанным. В этой критической ситуации должен быть найден компромисс, что под силу только человеку, обладающему разумом и стремлением к этому.
Помимо формулировок Б. Коммонера, современные экологи вывели еще один «закон» экологии – «на всех не хватит» (закон ограниченности ресурсов). Очевидно, что масса питательных веществ для всех форм жизни на Земле конечна и ограничена.
Ее не хватает на всех появляющихся в биосфере представителей органического мира, поэтому значительное увеличение численности и массы каких-либо организмов в глобальном масштабе может происходить только за счет уменьшения численности и массы других.
«На всех не хватит» – источник всех форм конкуренции, соперничества и антагонизма в природе и, к сожалению, в обществе.
И сколько бы ни считали классовую борьбу, расизм, межнациональные конфликты чисто социальными явлениями – все они своими корнями уходят во внутривидовую конкуренцию, принимающую иногда гораздо более жестокие формы, чем у животных.
Существенное различие в том, что в природе в результате конкурентной борьбы выживают лучшие, а в человеческом обществе – это отнюдь не так.
Законы экологии
Принципы структурного построения и управления однородных природных систем в их иерархическом соподчинении повторяются с некоторой периодичностью в зависимости от действия единого системообразующего фактора (заряд ядра в периодическом законе Д. И. Менделеева, генетическая структура в законе гомологических рядов Н. Н. Вавилова и др.).
Закон физико-химического единства живого вещества (В. И. Вернадский) Наверх
Все живое вещество Земли физико-химически едино.
Закон константности количества живого вещества биосферы (В. И. Вернадский) Наверх
Количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Суммарная масса всех живых компонентов биосферы Земли относительно постоянна в любой из геологических периодов развития планеты.
Закон обязательности заполнения экологических ниш Наверх
Функциональные места в экологических системах обязательно должны быть заполнены.
Закон конкурентного исключения (Г. Ф. Гаузе) Наверх
Два вида не могут существовать в одной экологической нише, если их потребности идентичны. Если экологическая ниша освобождается, ее заполняют экологически близкие формы.Подробнее..
Закон генетического разнообразия Наверх
Все живое генетически различно и имеет тенденцию к увеличению биологического разнообразия. Двух генетически абсолютных особей, а тем более видов живого в природе быть не может.
Закон хиральной чистоты (Л. Пастер) Наверх
Живое вещество состоит из хирально чистых структур, т.е. несовместимых со своим зеркальным изображением. В неживой природе химические реакции приводят к хиральной симметрии – «левых» и «правых» молекул образуется поровну.
Закон незаменимости биосферы Наверх
Биосферу нельзя заменить искусственной средой.
Закон корреляции (Ж. Кювье) Наверх
В организме, как целостной системе, все его части соответствуют друг другу как по строению, так и по функциям. Изменение одной части организма или отдельной функции неизбежно влечет за собой изменение других частей и функций.
Закон ограниченности природных ресурсов Наверх
Все природные ресурсы (и условия) Земли конечны. «Неисчерпаемые» природные ресурсы являются неисчерпаемыми только относительно наших потребностей и сроков существования.
Закон эмерджентности Наверх
Система обладает особыми свойствами, не присущими ее отдельным элементам.Подробнее…
Периодический закон географической зональности (А. А. Григорьев –Н. Н. Будыко) Наверх
Со сменой физико-географических поясов Земли аналогичные ландшафтные зоны и их некоторые общие свойства периодически повторяются (например: леса-степи-пустыни).
Закон развития (существования) природной системы за счет окружающей ее среды Наверх
Любая природная система может развиваться (и существовать), только используя материально-энергетические и информационные возможности окружающей ее среды. Изолированное саморазвитие системы невозможно.
Следствия закона: а) безотходное производство принципиально недостижимо; б) высокоорганизованная система представляет потенциальную угрозу для низкоорганизованной; в) биосфера Земли развивается не только за счет внутренних ресурсов планеты, но и под воздействием космических систем (прежде всего Солнечной).
Закон соответствия условий среды генетической предопределенности организма Наверх
Вид организма может существовать до тех пор, пока окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям.
Закон толерантности (В. Шелфорд) Наверх
Лимитирующим фактом жизни организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости, толерантности организма к данному фактору.Подробнее..
Закон минимума (Ю. Либих) Наверх
Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, то есть лимитирует жизненные возможности тот экологический фактор, количество которого близко к минимуму и дальнейшее его снижение ведет к гибели организма или деструкции экосистемы. Подробнее..
Закон обеднения разнородного живого вещества в островных сгущениях (Г. Ф. Хильми) Наверх
Система, работающая в среде с уровнем организации более низким, чем уровень самой системы, обречена: постепенно теряя свою структуру, система через некоторое время растворится в окружающей среде.
Закон пирамиды энергий (Р. Линдеман) Наверх
Переход с одного трофического уровня экологической пирамиды в среднем десяти процентов (от 7 до 17) энергии не ведет к неблагоприятным для экосистемы последствиям.
Закон биогенной миграции атомов (В. И. Вернадский) Наверх
Миграция химических элементов в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или в среде, геохимические особенности которой обусловлены деятельностью живого вещества.
Закон внутреннего динамического равновесия Наверх
Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем и их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены при сохранении общей суммы вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств системы, где эти изменения происходят.
Закон единства «организм-среда» Наверх
Жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов.
Закон максимизации энергии (Г. и Э. Одум) и информации (Н. Ф. Реймерс) Наверх
Наилучшими шансами на выживание обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации; максимальное поступление вещества не гарантирует системе успеха в конкурентной борьбе.
Закон растущего плодородия Наверх
Агротехнические и другие прогрессивные приемы ведения сельского хозяйства ведут к увеличению урожайности (само плодородие как свойство почв не увеличивается).
Закон однонаправленности потока энергии (Р. Линдеман) Наверх
С одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой более высокий уровень в среднем около 10 % энергии, а обратный поток составляет не более 0,25 %.
Закон оптимальности Наверх
Никакая система не может сужаться и расширяться до бесконечности; размер любой системы должен соответствовать ее функциям.
Закон сукцессионного замедления Наверх
Процессы, идущие в зрелых равновесных экосистемах, находящихся в устойчивом состоянии, как правило, проявляют тенденцию к снижению темпов.
Закон направленности эволюции (минимума диссипации энергии) Наверх
При возможности развития процесса в нескольких направлениях, допускаемых принципами термодинамики, реализуется то, которое обеспечивает минимум диссипации энергии (минимум роста энтропии). Эволюция всегда направлена на уменьшение потерь энергии.
Закон увеличения веса и роста организмов в филогенетической ветви (Коп и Денер) Наверх
В ходе геологического времени выживающие формы увеличивают свои размеры и вес и затем вымирают.
Закон необратимости эволюции (Л. Долло) Наверх
Организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже существовавщему в ряду его предков (это относится и к экосистемам).
Системогенетический закон Наверх
Большинство природных систем (в том числе особи, сообщества, экосистемы) в индивидуальном развитии повторяют в сокращенной форме эволюционный путь развития своей системной структуры.
Биогенетический закон (Э. Геккель и Ф. Мюллер) Наверх
Каждая особь на ранних стадиях онтогенеза повторят некоторые основные черты строения своих предков, иначе говоря, онтогенез (индивидуальное развитие) есть краткое повторение филогенеза (эволюционного развития).
Закон давления среды жизни, или ограниченного роста (Ч. Дарвин) Наверх
Имеются ограничения, препятствующие тому, чтобы потомство одной пары особей, размножаясь в геометрической прогрессии, заполнило весь земной шар.
Закон максимума биогенной энергии (В. И. Вернадский – Э. С. Бауэр) Наверх
Любая биологическая или биокосная система, находясь в состоянии динамического равновесия с окружающей средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду, если этому не препятствуют внешние факторы.
Закон снижения природоемкости готовой продукции Наверх
Удельное содержание при родного вещества в усредненной единице общественного продукта исторически неуклонно снижается (объясняется это миниатюризацией изделий, заменой естественных материалов и продуктов синтетическими, сменой вещественных отношений информационными).
Закон неограниченности прогресса Наверх
Развитие от простого к сложному неограниченно. При этом живая материя стремится к относительной независимости от условий среды существования.
Закон неравномерности развития систем, или закон разновременности развития подсистем Наверх
Системы одного уровня иерархии обычно развиваются не строго синхронно: в то время как одни из них достигли более высокого уровня развития, другие еще остаются в менее развитом состоянии.
Закон относительной независимости адаптации Наверх
Высокая адаптивность к одному из экологических факторов не дает такой же степени приспособления к другим условиям жизни ( наоборот, она может ограничивать эти возможности в силу физиолого-морфологических особенностей организма).
Закон снижения энергетической эффективности природопользования Наверх
С ходом исторического времени при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии (расходы на одного человека в каменном веке был 4 тыс. ккал/сут, в индустриальную эпоху – 70 тыс. ккал/сут, в развитых странах настоящего времени – 250 тыс. ккал/сут).
Закон ускорения эволюции Наверх
С ростом сложности организации продолжительность существования вида в среднем сокращается, а темпы эволюции возрастают.
Закон усложнения организации организмов (К. Ф. Рулье) Наверх
Историческое развитие живых организмов (природных систем) приводит к усложнению их организации путем дифференциации функций и органов (подсистем), выполняющих эти функции.
Основные экологические законы
Рассмотрим главнейшие, экологические законы, они приведены в алфавитном порядке.
1) Закон биогенной миграции атомов (или закон Вернадского): миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется под превосходящим влиянием живого вещества, организмов.
Этот закон имеет важное практическое и теоретическое значение. Понимание всех химических процессов, которые происходят в геосферах, невозможно без учета действия биогенных факторов, в частности — эволюционных. В наше время люди влияют на состояние биосферы, изменяя ее физический и химический состав, условия сбалансированной веками биогенной миграции атомов.
2) Закон внутреннего динамического равновесия: вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных естественных систем и их иерархии очень тесно связанные между собою, так что любое изменение одного из показателей неминуемое приводит к функционально-структурным изменениям других, но при этом сохраняются общие качества системы — энергетические, информационные и динамические.
Закон внутреннего динамического равновесия — один из главнейших в природопользовании.
Он помогает понять, что в случае незначительных вмешательств в естественную среду ее экосистемы способны саморегулироваться и восстанавливаться, но если эти вмешательства превышают определенные границы (которые человеку следует хорошо знать) и уже не могут «угаснуть» в цепи иерархии экосистем (охватывают целые речные системы, ландшафты), они приводят к значительным нарушениям энерго- и биобаланса на значительных территориях и в всей биосфере.
3) Закон константности (сформулированный В. Вернадским): количество живого вещества биосферы (за определенное геологическое время) есть величина постоянная.
Этот закон тесно связан с законом внутреннего динамического равновесия.
По закону константности любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемое приводит к такой же по объему изменения вещества в другом регионе, только с обратным знаком.
Следствием этого закона есть правило обязательного заполнения экологических ниш.
4) Закон минимума (сформулированный Ю. Либихом): стойкость организма определяется самым слабым звеном в цепи ее экологических потребностей. Если количество и качество экологических факторов близкие к необходимому организму минимума, он выживает, если меньшие за этот минимум, организм гибнет, экосистема разрушается.
Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнение экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.
5) Закон ограниченности естественных ресурсов: все естественные ресурсы в условиях Земли исчерпаемые. Планета есть естественно ограниченным телом, и на ней не могут существовать бесконечные составные части.
6) Закон пирамиды энергий (сформулированный Р. Линдеманом): с одного трофического уровня экологической пирамиды на другого переходит в среднем не более 10 % энергии.
По этому закону можно выполнять расчеты земельных площадей, лесных угодий с целью обеспечения население продовольствием и другими ресурсами.
7) Закон равнозначности условий жизни: все естественные условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли. Из него вытекает другой закон — совокупного действия экологических факторов. Этот закон часто игнорируется, хотя имеет большое значение.
8) Закон развития окружающей среды: любая естественная система развивается лишь за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно — это вывод из законов термодинамики.
Очень важными являются следствия закона.
1. Абсолютно безотходное производство невозможное.
2. Любая более высокоорганизованная биотическая система в своем развитии есть потенциальной угрозой для менее организованных систем. Поэтому в биосфере Земли невозможно повторное зарождение жизни — оно будет уничтожено уже существующими организмами
3. Биосфера Земли, как система, развивается за счет внутренних и космических ресурсов.
9) Закон толерантности (закон Шелфорда): лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Соответственно закону любой излишек вещества или энергии в экосистеме становится его врагом, загрязнителем.
- 10) Научной общественности широко известны также четыре закона экологии американского ученого Б. Коммонера:
- 1)все связанное со всем;
- 2)все должно куда-то деваться;
- 3)природа «знает» лучше;
- 4) ничто не проходится напрасно (за все надо платить).
Таким образом, круг задач современной экологии очень широкий и охватывает практически все вопросы, которые затрагивают взаимоотношения человеческого общества и естественной среды, а также проблемы гармонизации этих отношений.
Познание законов гармонизации, красоты и рациональност природы поможет человечеству найти верные пути выхода из экологического кризиса.
Изменяя и в дальнейшем естественные условия (общество не может жить иначе), люди будут вынуждены делать это обдуманно, взвешенно, предусматривая далекую перспективу и опираясь на знание основных экологических законов.
Важнейшие экологические законы
|
Аксиома Сочавы об иерархической структуре биосферы (В.Б. Сочава, 1957)
Биосфера представляет собой систему, организованную в виде множества подсистем различного уровня.
Закон константности (В.И. Вернадский, 1919)
Количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа.
Закон корреляции (Ж.Кювье, 1793)
В организме, как целостной системе, все его части соответствуют друг другу как по строению, так и по выполняемым функциям.
Закон максимизации энергии (Г. и Э. Одумы **, 1978)
В соперничестве с другими системами выживает (сохраняется) та из них, в которой наилучшим образом обеспечивается поступление энергии и максимальное ее количество используется наиболее эффективным способом.
Закон совокупности (совместного) действия природных факторов (Э.Митчерлих, А.Тинеман, Б.Бауле, 1911)
Величина урожая [или благополучие вида, популяции, организма. – Ред.] зависит не от отдельного, пусть даже лимитирующего, фактора, но от всей совокупности экологических факторов одновременно.
Закон усложнения (системной) организации организмов (К.Ф. Рулье, 1837)
Историческое развитие живых организмов (а также всех иных природных систем) приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации (разделения) функций и органов (подсистем), выполняющих эти функции.
Законы системы хищник– жертва» (В.Вольтерра, 1905)
1. Закон периодического цикла. Процесс уничтожения жертвы хищником нередко приводит к периодическим колебаниям численности популяций обоих видов, зависящим только от скорости роста популяций хищника и жертвы и от исходного соотношения их численностей.
2. Закон сохранения средних величин. Средняя численность популяции каждого вида постоянна, независимо от начального уровня, при условии, что специфические скорости увеличения численности популяций, а также эффективность хищничества постоянны.
3. Закон нарушения средних величин. При аналогичном нарушении популяций хищника и жертвы средняя численность популяции жертвы растет, а популяции хищника – падает.
Правило Викариата (Д.Джордан, 1887)
Ареалы близкородственных форм животных (видов или подвидов) обычно занимают смежные территории и существенно не перекрываются; родственные формы, как правило, викарируют, т. е. географически замещают друг друга.
Правило взаимоприспособленности (К.Мёбиус, 1864)
Виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное системное целое.
Правило замещения экологических условий (В.В. Алёхин, 1931)
Любое условие среды в некоторой степени может замещаться другим; следовательно, внутренние причины экологических явлений при аналогичном внешнем эффекте могут быть различными.
Литература
Алексеев С.В. Экология. Учебные пособия для 9, 10–11 классов. – СПб.: СМИО ПРЕСС, 1999.
Биологический энциклопедический словарь. – М.: Сов. энциклопедия, 1986.
Быков Б.А. Экологический словарь. –Алма-Ата: Наука, 1988.
Вронский В.А. Прикладная экология. Учебное пособие. – Ростов-на-Дону: Феникс, 1996.
Вронский В.А. Экология. Словарь-справочник. – М.: Зевс, 1997.
Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. – Кишинев, 1989.
Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. Экология. Учебник для 9-го класса общеобразовательных учебных заведений. – М.: Дрофа, 1995.
Одум Ю. Экология. Тт. 1–2. – М.: Мир, 1986.
Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. – М.: Мысль, 1990.
Фарб П. Популярная экология. – М.: Мир, 1971.
Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. – М.: Просвещение, 1988.
* Надо заметить, что для многих экологических правил и законов однозначных общепринятых формулировок просто не существует.
Впервые отмеченные как наблюдаемые при изучении того или иного явления закономерности или высказанные в виде обобщенных постулатов, они позже многократно пересказывались разными авторами, которые обобщали их или, наоборот, конкретизировали применительно к своим объектам – каждый по-своему.
Во многих случаях даже само определение «статуса» явления – «закон» или «правило» – не является однозначным и варьирует от учебника к учебнику. Не отрицая желательности знания «приводимых в литературе» формулировок, отметим, что гораздо более важным (в том числе и при ответах на экзаменах) представляется все же понимание сути этих правил. – Прим. ред.
** Первая буква имени одного из авторов – Eugene Odum – в разных отечественных изданиях может транскрибироваться и как «Э», и как «Е», и как «Ю» («Юджин»), что иногда приводит к путанице.