Основные экологические законы

Содержание

 В материалах по курсу экологии для 9–11-х классов средней школы упоминается ряд экологических правил и законов. Нередко речь о них заходит и на факультативах, на занятиях кружков, вопросы «на законы» часто встречаются в олимпиадах разного уровня. Наконец, при поступлении в вуз экологического или биологического профиля на устном экзамене экзаменатор вправе задать вопрос на знание экологических правил, принципов, законов в дополнение к основным вопросам билета. При этом часто ответ необходимо давать, что называется, с ходу.

Между тем узнать формулировки ряда законов не так-то просто – для этого иногда приходится просмотреть не один справочник или учебник и далеко не в каждом нужную информацию удается найти сразу.* Поэтому предлагаемый вниманию читателей материал – собранные воедино формулировки основных экологических правил и законов – во многих случаях может оказаться полезным.

Закон (правило) минимума Либиха (Ю.Либих, 1840)

Относительное действие отдельного экологического фактора тем сильнее, чем в большей степени по сравнению с другими ощущается его нехватка.

Закон толерантности Шелфорда (В.Шелфорд, 1913)

Лимитирующим фактором процветания может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину толерантности (выносливости) организма к данному фактору.

Правило Аллена (Дж.Аллен, 1877)

Выступающие части тела теплокровных животных (конечности, хвост, уши и др.) тем короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат.

Правило Бергмана (К.Бергман, 1847)

В пределах вида или достаточно однородной группы близких видов теплокровные животные с более крупными размерами тела встречаются в более холодных областях. (Подтверждается в 50% случаев у млекопитающих и в 75–90% случаев у птиц.)

Правило Глогера (К.Глогер, 1833)

Виды животных, обитающих в холодных и влажных зонах, имеют более интенсивную пигментацию тела (чаще черную или темно-коричневую), чем обитатели теплых и сухих областей. (Это позволяет им аккумулировать достаточное количество тепла.)

Биоклиматический закон (А.Хопкинс, 1918)

По мере продвижения на север, восток и вверх в горы время наступления периодических явлений в жизнедеятельности организмов запаздывает на четыре дня на каждые 1 ! широты, 5 ! долготы и примерно 100 м высоты.

Принцип Олли (К.Олли, 1937)

Для каждого вида животных существует оптимальный размер группы и оптимальная плотность популяции.

Принцип конкурентного исключения, правило Гаузе (Г.Ф. Гаузе, 1934)

Два вида живых существ не могут обитать в одном и том же месте, если их экологические потребности идентичны, т. е. если они занимают одну и ту же экологическую нишу.

Закон Линдемана (Р.Линдеман, 1942)

С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой трофический уровень переходит не более 10% энергии.

Закон биогенной миграции атомов (В.И. Вернадский, 1942)

Миграция химических элементов в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или же протекает в среде, геохимические особенности которой (кислород, углекислый газ, водород и т.д.) обусловлены живым веществом (тем, которое населяет биосферу в настоящее время, и тем, которое существовало на Земле в течение всей геологической истории).

Закон необратимости взаимодействия в системе человек – биосфера (П.Дансеро, 1957)

Часть возобновимых природных ресурсов (животных, растительных и т.д.) может стать невозобновляемой, если деятельность человека сделает невозможным их жизнедеятельность и воспроизводство.

Закон обратимости биосферы (П.Дансеро, 1957)

Биосфера после прекращения воздействия на ее компоненты антропогенных факторов стремится восстановить свое состояние, то есть сохранить свое экологическое равновесие и устойчивость.

Закон обратной связи взаимодействия в системе человек – биосфера (П.Дансеро, 1957)

Любое изменение в природной среде, вызванное хозяйственной деятельностью человека, бумерангом возвращается к человеку и имеет нежелательные последствия, влияющие на экономику, социальную жизнь и здоровье людей.

Экологические законы Коммонера (Б.Коммонер, 1970)

1. Всё связано со всем.
2. За всё надо платить (или ничто не дается даром).
3. Всё должно куда-то деваться.
4. Природа знает лучше.

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.


 

 

Статья: Системные законы макроэкологии

Введение

Термин «экология» ввел в научный обиход в 19 веке немецкий биолог Эрнст Геккель (1834–1919), определив ее таким образом: «Под экологией мы понимаем… изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой как органической, так и неорганической и, прежде всего, его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт».

В настоящее время под экологией (греч. ойкос – дом, родина; логос – наука, учение) понимаю т науку о взаимоотношениях биологических систем между собой и окружающей их неживой природой.

Задачей экологии является изучение закономерностей размещения живых организмов в пространстве, изменения численности организмов, потока энергии через живые системы и круговорота вещества, который происходит при участии живых организмов.

В жизни человеческого общества экологические знания всегда были значимыми. В древности сведения об образе жизни животных, свойствах растений передавались изустно от родителей к детям. Когда возникло сельское хозяйство, стали накапливаться знания об оптимальных сроках посева семян и сбора урожая, о свойствах почв, о влиянии растений друг на друга и т.д. Но эти знания еще не были в то время научными.

Постепенно экологические знания стали относить к совокупностям

организмов – популяциям, видам, многовидовым сообществам, наконец, к живой природе в целом.

В последние десятилетия, когда угроза глобального экологического кризиса коснулась самого человека, произошло быстрое расширение экологии. Вобрав в себя проблемы окружающей среды, она не только использует достижения других разделов биологии, но и вторгается в смежные с биологией дисциплины – в науки о Земле, в физику и химию, в различные инженерные отрасли, предъявляет новые требования к информатике, находит приложения в экономике, политике, социологии, этике. Экология становится гипернаукой. Этот процесс проникновения идей и проблем экологии в другие области знания получил название экологизации. Экологизация отвечает потребности общества в объединении науки и практики для предотвращения экологической катастрофы. Экологизация отражает также важную тенденцию современной науки: переход многих ее отраслей к отказу от дальнейшей дифференциации(«мир един») и поискам синтеза, в том числе, между естественными и гуманитарными науками.

В современной экологии, как науке об окружающей среде. Сталкиваются две системы взглядов, два разных подхода к проблеме взаимоотношений Человека и Природы.

Согласно первому подходу эти взаимоотношения строятся по правилам, которые устанавливает сам человек. Овладевая законами природы, подчиняя их своим интересам, опираясь на свой разум, социальную организацию и технологическую мощь, человек считает себя свободным от давления большинства тех сил, которые действуют в живой природе. Возникшие проблемы окружающей среды представляются только как следствие неправильного ведения хозяйства. Считается, что все проблемы могут быть устранены путем технологической реорганизации и модернизации, что законы природы не могут и не должны мешать научно – техническому и социальному прогрессу человечества.

Этот подход называют антропоцентрическим, или технологическим, ставящим человека, его технологии, его «власть над природой» в центр экологических проблем. Он характерен для многих политиков, экономистов, хозяйственников и представляется естественным для большинства инженеров.

Согласно второму подходу человек как биологический вид в значительной мере остается под контролем главных экологических законов и в своих взаимоотношениях с природой вынужден и должен принимать ее условия.

Развитие человеческого общества рассматривается как часть эволюции природы, где действуют законы экологических пределов, необходимости и отбора. Возникновение проблем окружающей человека среды в значительной степени опосредовано антропогенным фактором (т.е. порожденных самим человеком нарушением регуляторных функций биосферы). Последние не могут быть восстановлены или изменены технологическим путем. Прогресс человечества ограничивается экологическим императивом – требованием подчинения законам природы. Это биоцентрический, или эксцентрический подход, по существу ставящий в центр экологических проблем состояние и устойчивость живой природы. биосферы. Он характерен для относительно небольшого круга профессиональных экологов и системных аналитиков.

Выбор между этими двумя подходами или компромисс между ними во многом определяет стратегию дальнейшего развития человеческого общества.

Большинство людей пока еще склоняется к антропоцентрической точке зрения, так как она выглядит проще, оптимистичнее и отталкивается от предыдущего практического опыта человечества. Однако в настоящее время уже существуют веские аргументы в пользу эксцентризма, пренебрегать которыми нельзя.

Системные законы макроэкологии

Современная экология располагает совокупностью правил и законов. Рассмотрим наиболее крупные обобщения, связанные с фундаментальными законами природы. Мы воспользуемся широко известными содержательными аксиомами – поговорками американского эколога Б. Коммонера (1974):

· Все связано со всем;

· Все должно куда-то деваться;

· Ничто не дается даром;

· Природа знает лучше.

Сам ученый называл их законами экологии. Они не претендуют на системологическую строгость, но выражают важные закономерности.

1. О всеобщей связи вещей и явлений в природе и в человеческом обществе.

В мире живых существ всеобщность связей проявляется особенно ярко. Все живое на Земле подчинено космическим силам, единому потоку солнечной энергии, его ритмам. Глобальные круговороты веществ, ветры. Океанические течения, реки. Трансконтинентальные и трансокеанические миграции птиц и рыб, переносы семян и спор, деятельность человека и влияние антропогенных факторов – все это в той или иной степени связывает пространственно удаленные природные комплексы и придает биосфере признаки единой коммуникативной системы.

Можно отметить несколько важных для экологии следствий всеобщей связи:

· Закон больших чисел – большое число случайных факторов приводит, при некоторых общих условиях, к результату, почти не зависящему от случая, т.е. имеющему системный характер (Случайное поведение большого числа молекул в некотором объеме газа обуславливает вполне определенные значения давления и температуры. Мириады бактерий в почве, воде, в телах растений и животных создают особую, относительно стабильную микробиологическую среду, необходимую для нормального существования всего живого).

· Принцип Ле Шателье – при внешнем воздействии, выводящем систему из равновесия, это равновесие смещается в сторону, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. На биологическом уровне этот принцип реализуется в виде способности экологических систем к саморегуляции. (Любые изменения в природе оказывают прямое или опосредованное воздействие на человека).

2.

Основные экологические законы

О законах сохранения («Все должно куда-то деваться»)

Закон сохранения массы вещества одновременно является одним из важнейших требований рационального природопользования. В отличие от человека, живая природа в целом почти безотходна, в ней нет такой вещи как мусор. Все опавшие листья, экскременты и трупы животных становятся пищей для других организмов, разлагаются ими до простых соединений и в таком виде рано или поздно вновь потребляются растениями. При этом в целом соблюдается количественный баланс масс и равенство скоростей синтеза и распада. Это означает высокую степень замкнутости круговорота веществ в биосфере.

Деятельность человека привела к изменениям химической среды на поверхности планеты, к возникновению необычных для поверхности земли, воды и воздуха высоких концентраций ряда элементов, к появлению ряда стойких синтетических соединений, чуждых химизму живых организмов – ксенобиотиков (от греч. ксенос – чужой). Некоторые из этих веществ являются сильными ядами. Поскольку из колоссального объема материалов и веществ, извлекаемых из недр, перерабатываемых и синтезируемых человеком, в природный круговорот попадает лишь малая часть, то с точки зрения живой природы человечество производит в основном мусор и отраву. При этом существенно нарушается замкнутость круговорота веществ.

Этой мощной загрязняющей деятельности природа противопоставляет по существу только функцию разбавления, рассеивание в атмосфере, на большой площади суши, растворение в воде природных резервуаров.

Существуют различные технологии очистки и нейтрализации производственных и бытовых отходов. Но все, что остается в золе и шлаках, в тепловыделяющих элементах ядерных реакторов, все.

Что накапливается в очистных устройствах – на фильтрах, в сорбентах, в осадках – тоже должно куда-то деваться. Существующие способы изоляции конечных продуктов не гарантируют от дальнейшего загрязнения, а лишь растягивают его во времени, отодвигая негативные эффекты в будущее. Дезактивация рассеянных ядовитых веществ в большинстве случаев невозможна.

Экологическая интерпретация законов сохранения включает. По меньшей мере два постулата, имеющих практическое значение:

· Закон развития системы за счет окружающей среды гласит: любая природная или общественная система может развиваться только за счет использования материально – энергетических и информационных возможностей окружающей среды, абсолютно изолированной саморазвитие невозможно.

· Закон неустранимости отходов или побочных воздействий производства. Этот закон исключает принципиальную возможность безотходного производства и потребления в современном обществе.

О цене развития («Ничто не дается даром»)

В экологическом контексте за этим утверждение скрывается мысль о качественной направленности эволюции систем, о их способности к эволюции в сторону усложнения и совершенствования организации. Но развитие происходит не только за счетокружающей среды. Но и собственных качественных ресурсов: любое новое приобретение в эволюции системы обязательно сопровождается утратой какой-то части прежднего достояния и возникновением новых, все более проблем. Отсюда следуют:

· Закон необратимости эволюции (большие системы эволюционируют только в одном направлении – от простого к сложному)

· Правило ускорения эволюции – с ростом сложности организации систем темпы эволюции возрастают.

Вот примеры платы за совершенствование в ходе биологической эволюции.

Первые настоящие клетки – предки цианобактерий (сине – зеленых водорослей), жившие 3,5 млрд. лет тому назад, были необычайно жизнестойки, выживали в любой, даже самой агрессивной среде, и не знали естественной смерти, размножаясь простым делением. Появившиеся вслед за ними ядерные, фотосинезирующие клетки приобрели более совершенную энергетику, но заплатили за это утратой бессмертия.

С появлением многоклеточных организмов, образованием царств грибов, растений и животных, выходом их на сушу еще во много раз увеличилось биоразнообразие. Началось формирование биосферы Земли. Но вместе с многоклеточностью к живым существам пришли старость и болезни, злокачественные опухоли, паразитизм.

Подвижность животных, их гибкое поведение на основе переработки сигнальной информации многократно раздвинули сферу жизни. Появился мозг – живой компьютер, органы чувств и совершенные двигательные реакции. Но за большое число степеней свободы и богатство выбора пришлось заплатить необычайно возросшей напряженностью жизни, остротой борьбы за существование, постоянным риском гибели.

Теплокровность, термостатирование мозга у высших животных намного повысили точность нервных процессов. Появились зачатки рассудочной деятельности и предпосылки интеллекта. Умение перерабатывать информацию, отделенную от инстинктов, открыло нашему предку возможность творчества, умение создавать предметы, не встречающиеся в природе. А материализация информации с помощью речи позволила преодолеть биологический запрет на наследование приобретенных свойств и обеспечила культурное наследование в виде обучения.

Человек распространил эти возможности на все стороны своей жизни, постепенно отгораживаясь от суровых природных условий, и от законов живой природы, но потребляя при этом все больше природных ресурсов. Ему ничто не давалось даром, но тем не менее он занял исключительное положение в природе, и сегодня еще трудно определить цену, которую за это приходится платить.

Есть еще одна сторона закона «ничто не дается даром». В экономике природы, как и в экономике человека, не существует бесплатных ресурсов: пространство, энергия, солнечный свет, вода, кислород, какими бы «неисчерпаемыми» ни казались их запасы на Земле, неукоснительно оплачиваются любой расходующей их системой. Оплачиваются полнотой и скоростью возврата, оборота ценностей, замкнутостью материальных круговоротов – биогенных элементов, энергоносителей, пищи, денег, здоровья…

О главном критерии эволюционного отбора («Природа знает лучше»)

Это утверждение не столь очевидно, но очень важно для понимания взаимоотношений человека и природы.

Люди создали множество вещей, которых нет в природе. Технический прогресс достиг небывалых высот. Но его побочным продуктом стала человеческая самонадеянность, убеждение в превосходстве над природой, идеология природопокорительства. Многое из того, что создал человек, природа не имеет, но не потому, что не смогла создать, а потому, что не посчитала нужным. Так быль с колесом, электродвигателем, радиосвязью, ядерной энергией. Несомненно, человеческая техника превзошла многие возможности живых организмов. Но по изобретательности использования законов природы, оригинальности, красоте конструктивных решений, по экономичности и эффективности, по здравому смыслу, технические устройства намного уступают биологическим системам. После недолгого сопротивления это вынуждена была признать бионика – наука о применении принципов действия живых систем и биологических процессов для решения инженерных задач.

Чтобы убедиться в этом достаточно сопоставить технико – экономические параметры в парах: автомобиль – лошадь, подводная лодка – дельфин, катализатор – фермент, солнечная батарея – зеленый лист растения, гидравлический компрессор – сердце, компьютер – мозг.

Все в природе – от простых молекул до человека – должно было пройти очень жестокий конкурс на вакансию в биосфере. Из многих миллионов возможных органических мономеров оставлено всего несколько десятков; отобрана лишь одна стомиллионная часть возможных белков; еще на много порядков жестче был отбор нуклеиновых кислот; сегодня нашу планету населяет лишь одна тысячная часть испытанных эволюцией видов растений и животных.

Главный критерий этого отбора – вписанность в глобальный биотический круговорот, увеличение его эффективности, заполненность всех экологических ниш. У любого вещества, выработанного организмами, должен существовать разлагающий его фермент.

И все продукты распада должны вновь вовлекаться в круговорот. Такова жизнь. С каждым биологическим видом, который нарушал этот закон, эволюция рано или поздно беспощадно расставалась, находя организмы – «заместители», способные восстановить замкнутость экологических циклов.

Закон ограниченности ресурсов («На всех не хватит»)

Этой формулировки нет среди поговорок – «законов экологии» Б.

Коммонера. Но она также отражает общую системную закономерность.

В природе действует правило максимального «давления жизни»: организмы размножаются с интенсивностью, обеспечивающей максимально возможное их число. Репродуктивный потенциал многих организмов так велик, что если бы на какое то время были сняты ограничения размножения и остановлено умирание, то за считанные часы масса живого вещества превысила бы массу земного шара. Этого не происходит из-за ограничения по веществу: масса питательных веществ для всех форм жизни на Земле конечна и ограничена. Ее не хватает для всех делящихся клеток, появляющихся спор, семян, яиц, личинок, зародышей. Это означает, что общее количество живого вещества всех организмов планеты сравнительно мало меняется, во всяком случае в пределах больших отрезков времени.

Эта закономерность была сформулирована В.И. Вернадским в виде законаконстантности живого вещества: количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Поэтому значительное увеличение численности и массы каких-либо организмов в глобальном масштабе может происходить только за счет уменьшения численности и массы других организмов.

В настоящее время на нашей планете под угрозой исчезновения находятся около 30 тыс. видов растений (8 – 10% от существующих), около 10 тыс. видов беспозвоночных, 500 видов моллюсков, 500 видов птиц, 230 видов млекопитающих (6%), 110 видов рыб, 100 видов бабочек, 60 видов амфибий и т.д. В Сибири за последние десятилетия численность муксуна и стерляди снизилась в 20 раз, нельмы – в 100 раз. Причин этого – много, но главная – неразумная деятельность человека.

«На всех – не хватит» – источник всех форм конкуренции, соперничества и антагонизма в природе и в обществе.

Территория, необходимая одному человеку, по разным оценкам колеблется от 1 до 5 га. Плотность населения приближается к одному человеку на 2 га суши. Пригодны же для сельского хозяйства лишь 24% суши. Отсюда концепция «золотого миллиарда», в соответствие с которой оптимальным количеством населения является 1 млрд. человек.

Современный оптимистический прогноз говорит, что максимальное число жителей на планете с учетом предельного напряжения сельского хозяйства не должно превышать 10 – 14 млрд. Этот прогноз основан на простой интерполяции накопленных на сегодня данных. Более осторожный прогноз, учитывает углубляющиеся экологические проблемы и ставит под сомнение возможность существования такого количества людей в биосфере.

Таким образом, увеличение населения Земли, стиль жизни и уровень экологического сознания людей совместно с развитием промышленности являются основными факторами деградации биосферы.

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.

Свою обобщенную классификацию экологических законов представил известный советский ученый Н.Ф. Реймерс. Им даны следующие формулировки:

· закон социально-экологического равновесия (необходимости сохранения равновесия между давлением на среду и восстановлением этой среды, как природным, так и искусственным);

· принцип культурного управления развитием (наложение ограничений на экстенсивное развитие, учет экологических ограничений);

· правило социально-экологического замещения (необходимость выявления путей замещения человеческих потребностей);

· закон социально-экологической необратимости (невозможность поворота эволюционного движения вспять, от сложных форм к более простым);

· закон ноосферы В.И. Вернадского (неизбежность трансформации биосферы под влиянием мысли и человеческого труда в ноосферу – геосферу, в которой разум становится доминирующим в развитии системы человек–природа).

Соблюдение этих законов возможно при условии осознания человечеством своей роли в механизме поддержания стабильности биосферы. Известно, что в процессе эволюции сохраняются только те виды, которые способны обеспечивать устойчивость жизни и окружающей среды. Только человек, используя силу своего разума, может направить дальнейшее развитие биосферы по пути сохранения дикой природы, сохранения цивилизации и человечества, создания более справедливой социальной системы, перехода от философии войны к философии мира и партнерства, любви и уважения к будущим поколениям.

Все это составляющие нового биосферного мировоззрения, которое должно стать общечеловеческим.

Главнейшие принципы экологии – с одной стороны системный подход, объединяющий организмы со средой обитания, с другой стороны функциональная интеграция, разбивающая систему на уровни организации жизни. Принцип функциональной интеграции, согласно которому при усложнении структуры возникают дополнительные свойства, позволяет применить данные, полученные при изучении какого-либо уровня, для изучения другого уровня. Однако с помощью этих данных никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие на этом другом уровне, каждый уровень имеет особенности, которые лишь частично можно объяснить, исходя из особенностей нижележащего уровня. Иными словами, не все свойства более высокого уровня можно предсказать, зная только характеристики, относящиеся к более низкому уровню. Это важное обобщение называется «теорией уровней интеграции». Исходя из вышесказанного отметим, что фундамент системного подхода и функциональной интеграции строится на следующих положениях:

· несводимость свойств отдельных составляющих к свойствам целой системы (свойство целостности);

· принципиальная возможность описывать систему, исходя из знания характера взаимоотношений ее элементов;

· каждый отдельный элемент можно охарактеризовать двояко: с одной стороны, его можно представить как отдельную систему, а с другой – как составляющий элемент другой целостности (системы), но более высокого уровня организации, т.е. как подсистему (свойство иерархичности соподчинения элементов);

· не существует абсолютно изолированных систем, каждая вступает в определенные взаимоотношения с окружающей средой (свойство открытости), часто, однако, в целях построения моделей, многие системы рассматривают как изолированные.

Принципы экологии зиждутся на основных положениях, общий смысл которых, заключается в том, что каждый элемент изучаемой системы, являясь частью целостности, может рассматриваться и как отдельная система, его свойства при этом не являются определяющими для всей системы, но непрерывный (не изолированный) характер взаимоотношений его с другими элементами, определяет сущность этой системы.

Среда обитания воздействует на организм, через комплекс экологических факторов, создавая условия жизни. Все биологические системы структурированы и разбиты на таксономические группы, начиная от особи, элементарной единицы живого и заканчивая биосферой, экосистемой высшего порядка, объединяющей все живое на Земле.

2. Концепции взаимоотношения общества и природы

Одной из актуальных проблем социальной философии является проблема взаимоотношения общества и природы. Еще несколько десятилетий назад взаимосвязь между ними носила чаще всего весьма односторонний характер. Человечество только брало у природы, эксплуатировало ее запасы, беспечно считая, что природные богатства безграничны и вечны. В лучшем случае эта взаимосвязь была поэтичной: человек наслаждался красотой природы, призывал к уважению и любви к ней. В целом же дальше эмоциональных призывов человечество не шло. Понимания того, что значит природа для общества, сформировано не было. Сегодня проблема взаимоотношений общества и природы из чисто теоретической переросла в остро злободневную, от решения которой зависит будущее человечества.

Особое место в изучении взаимоотношений природы и общества представляют имеющиеся между ними противоречия. История совместного существования человека и природы представляет собой единство двух тенденций.

Экологические законы

Во-первых, с развитием общества и его производительных сил постоянно и стремительно расширяется господство человека над природой. Во-вторых, одновременно постоянно растет уровень противоречий, дисгармония между человеком и природой.

Природа, несмотря на все бесчисленное многообразие ее составных частей, есть единое целое.. Игнорирование человеком целостного диалектического характера природы приводит к отрицательным последствиям как для природы, так и для общества.

Особенно отрицательным как для природы, так и для общества становится бесцеремонное вмешательство человека в окружающую среду в наши дни, ибо последствия этого вмешательства из-за высокого уровня развития производительных сил весьма существенны и зачастую непредсказуемы.

Любое вторжение в природу даже в самых скромных масштабах должно быть всесторонне просчитано и обосновано. В свою очередь необходима также постоянная забота о поддержании динамического равновесия между природой и обществом. Поэтому нужно не только брать у природы, но и отдавать ей (посадки лесов, рыборазведение, организация национальных парков, заповедников и т.п.).

Уровень воздействия человека на окружающую среду зависит в первую очередь от технической вооруженности общества. Она была крайне мала на начальных этапах развития человечества.

Однако с развитием общества, ростом его производительных сил ситуация начинает меняться кардинальным образом. XX в. — это век научно-технического прогресса. Связанный с качественно новым взаимоотношением науки, техники и технологии, он колоссально увеличивает возможные масштабы воздействия общества на природу и ставит перед человечеством целый ряд новых, чрезвычайно острых проблем, в первую очередь — экологическую.

Современная биосфера является результатом длительной эволюции всего органического мира и неживой природы. В этой эволюции принимает участие и сам человек, воздействие которого на природу постоянно усиливается и по своим масштабам приближается к действию геологических процессов. Биосфера Земли все больше становится управляемой человеческим разумом, постепенно превращаясь в ноосферу.

Еще в 20 — 30-х годах нашего столетия В.И. Вернадский, размышляя о геологической роли человека, вооруженного научной мыслью (разумом), пришел к выводу, что геохимическая роль человека определяется не его массой (хотя численность человечества постоянно растет), а производственной деятельностью. Это значит, что важнейшим фактором, от которого зависит жизнь на нашей планете, становится разумная коллективная деятельность человека.

Для Вернадского было очевидным, что биосфера под влиянием разумной человеческой деятельности переходит в качественно новое состояние. Это новое состояние биосферы, преобразованной человеческой мыслью и трудом, Вернадский назвал ноосферой. Ее существенной характеристикой является поддержание глобального равновесия системы на основе оптимального сочетания социально-исторических и естественно-природных законов.


ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта — спам опубликован не будет

Хотите опубликовать свою статью или создать цикл из статей и лекций?
Это очень просто – нужна только регистрация на сайте.

3.2. Закон толерантности Шелфорда.

Закон толерантности, один из основополагающих принципов экологии, согласно которому присутствие или процветание каких-либо организмов в данном местообитании зависит от комплекса экологических факторов, к каждому из которых у организма существует определенный диапазон толерантности (выносливости).

Данное правило выдвинуто в 1913 В. Шелфордом.

Закон толерантности Шелфорда — закон, согласно которому существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме. Закон толерантности расширяет закон минимума Либиха. Формулировка: «лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору».

Любой живой организм имеет определенно эволюционно унаследованные верхние и нижние «пределы» толерантности к любому экологическому фактору. Для организма имеет значение не только собственная амплитуда, но и скорость, с которой этот фактор изменяется. Лимитирующее значение означает, что в этом случае организм может выжить, но в нем произойдут необратимые изменения. Потому закон Шелфорда также называют законом лимитирующего фактора. Закон Шелфорда можно применить к нормированию содержания загрязняющих веществ в воздухе, воде, почве, пищевых продуктах.

Вывод закона Шелфорда: охранять окружающую среду — значит обеспечивать состав и режим экологических факторов в пределах унаследованной толерантности живого, в первую очередь, человеческого организма, т.е.

Тема 3. Основные положения экологической теории социального развития

управлять им так, чтобы ни один фактор не оказался лимитирующим по отношению к организмам.

Из закона Шелфорда прямо вытекает следующий закон, определяющий возможность существования организма в пределах и невозможности существования за пределами диапазона толерантности.

Закон оптимума.

Закон оптимума — закон, согласно которому любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы, за пределами которых наступает угнетение жизнедеятельности организма.

Сила воздействия экологических факторов постоянно меняется. Лишь в определенных местах планеты значения некоторых из них более или менее постоянны (константны).

Например, на дне океанов, в глубинах пещер температурный и водный режимы, режим освещения сравнительно постоянны.

Рассмотрим действие закона оптимума на конкретном примере: кораллы плохо переносят и слишком теплую воду, и слишком холодную, оптимальными для них являются средние температуры, около 25-27о С — так называемая зона оптимума. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем в большей степени данный экологический фактор угнетает жизнедеятельность организма. Эта зона носит название зоны пессимума. В ней имеются критические точки — «максимальное значение фактора» и «минимальное значение фактора», за их пределами наступает гибель организмов.Расстояние между минимальным и максимальным значениями фактора называют экологической валентностью илитолерантностью организма.

Схема действия фактора среды на живые организмы.

Закон максимизации энергии и информации имеет более обобщенную и краткую формулировку в виде принципа максимизации мощи: системы с мощной энергетикой вытесняют системы с более низкой энергетической «мощью». Вероятно, следует добавить «как правило», так как иногда низкоэнергетические системы имеют преимущества в силу меньшего воздействия на среду и лучшего соответствия столь же низкому энергетическому потенциалу этой среды. Видимо, следует более точно учитывать закон оптимальности (разд. 3.2.1). Например, многие примитивные и низкоэнергетические виды живого в относительно стабильной среде остаются неизменными и вполне конкурентоспособными на протяжении миллионов лет, хотя вокруг имеются так или иначе конкурирующие более, казалось бы, энергетически совершенные и более высоко организованные виды.[ …]

Закон максимизации энергии (Г. и Э. Одумы) и информации (Н.Ф. Реймерс): наилучшими шансами на выживание (сохранение) 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 МАКСИМИЗАЦИИ энергии — в соперничестве с другими системами иыживает та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее зс > фектинным способом.[ …]

Третий принцип — закон максимизации энергии — утверждает, что в конкурентной борьбе с другими выживает та экосистема (сообщество), которая использует большее количество энергии и потребляет ее наиболее эффективным образом. Согласно этому закону в соперничестве между собой в процессе эволюции выживают те содружества, которые наилучшим образом способствуют как поступлению энергии в экосистему, так и использованию энергии внутри системы. В любой экосистеме выживают растения тех видов, которые наилучшим образом используют солнечную энергию, энергию дождя и питательных веществ почвы.[ …]

Следует заметить, что закон максимизации энергии справедлив не только в отношении экосистем; тот же закон известен как принцип конкурентной борьбы, например, между коммерческими предприятиями. Из двух предприятий уцелеет то, что производит товар лучшего качества и по меньшей цене: у него будут более высокие показатели сбыта и на полученный доход оно сумеет приобрести больше дополнительной энергии.[ …]

В каждой системе для реализации закона максимизации энергии имеются следующие характерные положения; I — создание накопителей (хранилищ) высококачественной энергии; 2 — затраты накопленной энергии на обеспечение поступления новой энергии; 3 — обеспечение кругооборота различных веществ; 4 — создание механизмов регулирования, поддерживающих устойчивость системы и ее способность приспособления к изменяющимся условиям; 5 — налаживание с другими системами обмена, необходимого для обеспечения потребности в энергии специальных видов.[ …]

Фактором, ограничивающим предельную метаболическую мощность биосферы, является внешняя энергия — энергия радиации Солнца, на значение которой биота Земли не может оказать воздействия и должна приспосабливаться. Какая доля от внешней энергии будет составлять метаболическую мощность биосферы, определяется её биотой. В соответствии с законом максимизации энергии биота Земли стремится достигнуть максимально возможной метаболической мощности при постоянном значении внешней энергии, доведя до возможного максимума валовую продукцию биосферы. Достигается это за счет оптимизации состава продуцентов -растительного царства биоты. При определенной, постоянной в целом для биосферы, доступности биогенов и воды, валовая продукция биоты составляет постоянную величину.

ОСНОВНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ

Постоянство продукции биоты Земли во времени может быть обеспечено только при постоянстве количества биогенов в окружающей среде. При отсутствии мощных потоков биогенов извне такое постоянство количества биогенов в биосфере может поддерживаться только при постоянной их регенерации и замкнутости круговорота вещества в биосфере. Такая регенерация биогенов осуществляется в результате разложения образующихся органических продуктов фотосинтеза в процессе дыхания всех организмов биосферы.[ …]

Выживание (сохранение) одной системы в соперничестве с другими определяется наилучшей организацией поступления в нее энергии и использования ее максимального количества наиболее эффективным способом. Это называется ЗАКОНОМ “МАКСИМИЗАЦИИ ЭНЕРГИИ” или ЗАКОНОМ Г. и Э. ОДУМОВ.[ …]

Современная экология располагает обширным, не требующего доказательств, материалом относящейся ко всем уровням организации природных систем. Некоторые, достаточно общие постулаты, теоремы, правила и принципы заимствованы из смежных дисциплин и опираются на фундаментальные законы естествознания. Таковы начала термодинамики, законы сохранения вещества и энергии, закон минимума, максимума, толерантности, законы диссипации (рассеивания) энергии Онсагера – Пригожина и др. Среди них есть несколько принципов, важных для понимания поведения экологических систем, их способности к самоподдержанию и саморегуляции.

Закон больших чисел: совокупное действие большого числа случайных факторов приводит, при некоторых общих условиях, к результату, почти не зависящему от случая, то есть имеющему системный характер. Случайное, стохастическое, поведение большого числа молекул в некотором объёме газа обусловливает вполне определённые значения температуры и давления. Огромное количество бактерий в почве, воде, тканях растений и животных создают особую, относительно стабильную микробиологическую среду, необходимую для нормального существования всего живого.

Принцип Ле Шаталье – Брауна. При внесении воздействий, выводящих систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. Разработанный первоначально для условий химического равновесия, этот принцип стал применяться для описания поведения самых различных самоподдерживающих систем. На биологическом уровне он реализуется в виде способности экологических систем к саморегуляции. В биосфере механизм осуществления этого принципа основывается на функционировании всей совокупности живых организмов и служит главным регулятором общеземных процессов.

Действует закон всеобщей связи вещей и явлений в природе и обществе. Он связан с законом физико-химического единства всего живого вещества и законом развития системы за счёт окружающей её среды, и законом постоянства количества живого вещества, сформулированных
В.И. Вернадским: любая система может развиваться только за счёт использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей её среды; изолированное саморазвитие невозможно. Значительное увеличение числа каких-либо организмов за счёт относительно короткий промежуток может происходить только за счёт уменьшения числа других организмов. Это правило распространяется и на число видов организмов. В мире живых существ тотальность связей проявляется особенно ярко, потому что при материальном единстве жизни живые системы характеризуются наиболее разнообразными, разветвлёнными и интенсивными взаимопереходами вещества, энергии и информации.

Они образуют экологические сети взаимосвязей. Богатство связей относится не только к локальным экосистемам. Глобальные круговороты веществ, ветры, океанические течения, реки, трансконтинентальные и трансокеанические миграции птиц и рыб, переносы семян и спор, деятельность человека и влияние антропогенных факторов – всё это в той или иной степени связывает пространственное удаление природных комплексов и придаёт биосфере признаки единой коммуникативной системы.

Густая динамичная сеть связей и зависимостей характерна и для человеческого общества. По сравнению с природой она многократно обогащена за счёт потоков информации. Существует много примеров многоступенчатого опосредования и усиления частных изменений в технологических процессах и в производстве. Не следует представлять себе эти закономерности так, будто всё связано со всем отдельно в природе и отдельно в обществе и экономике. На самом деле природа, общество и экономика находятся в одной сети системных взаимодействий. Существуют важные для экологии следствия всеобщей связи, закона динамического равновесия и принципа Ле Шателье – Брауна.

Закон цепных реакций. Любое частное изменение в системе неизбежно приводит к развитию цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведённого изменения или формирования новых взаимосвязей и новой системной иерархии. Поскольку взаимодействие между компонентами системы при их изменении, как правило, существенно нелинейно, то слабое изменение одного из параметров системы может вызвать сильные отклонения других параметров или привести к изменению всей системы в целом.

Закон оптимальности.Любая система функционирует в некоторых характерных для неё пространственно-временных пределах. Вместе с этим в живой природе действует правило максимального «Давления жизни»: организмы размножаются с интенсивностью, обеспечивающей максимально возможное их число. Однако давление жизни ограничено емкостью среды, межвидовыми взаимоотношениями, взаимоприспособленностью различных групп организмов. Эту закономерность иногда обозначают как закон сопротивления среды жизни или закон ограниченного роста Ч. Дарвина. Ч. Дарвину принадлежит также экологическая аксиома адаптированности: каждый биологический вид адаптирован к строго определённой, специфичной для него совокупности условий существования, которая позднее получила название экологической ниши. Очевидна связь этого положения с законом оптимальности.

Закон экодинамики.Помимо константности количества живого вещества в живой природе наблюдается постоянное сохранение вещественной, энергетической и информационной структуры, хотя она и несколько изменяется в ходе эволюции. Эти свойства Ю.

Голсмит (1981 г.) обозначил как законы экодинамики. Первый из них – закон сохранения структуры биосферы, второй – закон стремления к климаксу, то есть к достижению экологической зрелости и равновесности экосистемы.

2.7. Цель, содержание и задачи дисциплины
«экология»

В настоящее время особую озабоченность вызывает проблема сохранения планеты в качестве среды обитания человеческого общества. Информация о нынешнем состоянии окружающей природной среды и соответствующий прогноз крайне не утешителен для биологических существ.

Современная экология анализирует природные факторы существования живых организмов, включая человека, и их изменения под влиянием разнообразных или зачастую разрушающих антропогенных воздействий. Поэтому целью изучения науки экологииявляется четкое, достаточно полное и достоверное представление об основных экологических проблемах современного состояния окружающей среды, об основных направлениях её защиты, о взаимоотношениях живых организмов с их средой обитания и антропогенных воздействий на экосистемы биосферы и саму биосферу в целом.

Содержание современной экологии можно определить исходя из концентрации уровней организации организмов, которые составляют своеобразный «биологический центр» (рис.2.4).

Ген, клетка, орган, организм, популяция, сообщество ─ основные уровни организации жизни.

Они расположены в иерархическом порядке от малых систем к более крупным системам. На каждом уровне в результате взаимодействия с окружающей физической средой (энергией и веществом) возникают новые характерные функциональные системы.

Биология Экология Физическая география

Рис.2.4. Уровни организации живого – объекты изучения биологии, экологии и физической географии (по В.Н. Киселёву, 2000)


Предыдущая207208209210211212213214215216217218219220221222Следующая


Дата публикования: 2014-11-03; Прочитано: 361 | Нарушение авторского права страницы



studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.002 с)…

Добавить комментарий