Основные законы экологии

ЗАКОН БИОГЕНЕТИЧЕСКИЙ (Э. Геккеля и Ф. Мюллера) - организм в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историческое (эволюционное) развитие своего вида (филогенез).

ЗАКОН БИОГЕННОЙ МИГРАЦИИ АТОМОВ (В. И. Вернадского) - Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (O₂, CO₂, Н₂ и т. д.) обусловлены живым веществом, населяющим биосферу в настоящее время, а также действующим на Земле в течение всей геологической истории.

ЗАКОН ВНУТРЕННЕГО ДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ - вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие количественные и качественные перемены, сохраняющие общую сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем, где эти изменения происходят.

ЗАКОН ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ - все живое генетически различно и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности.

Двух генетически абсолютных особей (кроме однояйцевых близнецов, немутирующих клонов, вегетативных линий и немногих др. исключений), а тем более видов живого в природе быть не может. Действие этого закона всегда учитывается при сохранении чистых культур микроорганизмов (мутагенезу противопоставляют отбор по специфическим признакам) и сортов (напр., картофеля путем вегетативного размножения под контролем тщательного отбора). Однако в природопользовании 3. г. р. нередко игнорируют. Это особенно опасно в области биотехнологии (в генной инженерии, производстве биопрепаратов на основе непатогенных микроорганизмов и т. п.), поскольку результат не всегда предсказуем. Высока и опасность внезапного возникновения новых болезнетворных форм при применении лекарственных средств из-за мутаций в популяциях болезнетворных организмов. Не исключен и переход микроорганизмов, применяемых для борьбы с нежелательными формами, на полезные людям виды, процесс распространения среди них эпизоотии.

ЗАКОН ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ (Август Тинеман) - состав сообщества и биоценоза по видам и численности особей в них определяется тем фактором среды, который находится в своем минимуме (наиболее неблагоприятен) для данного сообщества или биоценоза.

ЗАКОН ИСТОРИЧЕСКОЙ НЕОБРАТИМОСТИ - процесс развития человечества как целого не может идти от более поздних фаз к начальным, т. е. общественно-экономические формации не могут сменяться в обратном порядке. Отдельные элементы социальных отношений (напр., рабство) в истории повторялись, возможно повторение и уклада хозяйства (возвращение от оседлого к кочевому хозяйству), но общий процесс развитая однонаправлен.

ЗАКОН КОНСТАНТНОСТИ (В.И.Вернадского) - количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемо влечет за собой такую же по размеру его перемену в каком-либо регионе, но с обратным знаком. Полярные изменения могут быть использованы в процессах управления природой, но следует учитывать, что не всегда происходит адекватная замена. Обычно высокоразвитые виды и экосистемы вытесняются другими, стоящими на эволюционно (для экосистем - сукцессионно) более низком уровне (и крупные организмы более мелкими), а полезные для человека формы менее полезными, нейтральными или даже вредными.

ЗАКОН КОРРЕЛЯЦИИ (Жорж Кювье) - в организме, как целостной системе, все его части соответствуют друг другу как по строению (закон соподчинения органов), так и по функциям (закон соподчинения функций). Изменение одной части организма или отдельной функции неизбежно влечет за собой изменение других частей и функций.

ЗАКОН МАКСИМИЗАЦИИ ЭНЕРГИИ (Г. и Э. Одумов) - в соперничестве с другими системами выживает та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом. С этой целью система:

1) создает накопители (хранилища) высококачественной энергии;

2) затрачивает определенное количество накопленной энергии па обеспечение поступления новой энергии;

3) обеспечивает кругооборот различных веществ;

4) создает механизмы регулирования, поддерживающие устойчивость системы и ее способность приспособления к изменяющимся УСЛОВИЯМ;

5) налаживает с другими системами обмен, необходимый для обеспечения потребности в энергии специальных видов.

Можно рассматривать как 3. м. э. информации: наилучшими шансами на самосохранение обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации. Максимальное поступление вещества как такового не гарантирует успеха системе в конкурентной группе др. аналогичных, систем.

ЗАКОН МАКСИМУМА БИОГЕННОЙ ЭНЕРГИИ (В.И. Вернадского - Эрвин Симонович Бауэра) - любая биологическая и «биокосная» система (система с участием живого), находясь в состоянии «устойчивой неравновесности», т. е. динамического подвижного равновесия с окружающей ее средой, и эволюционно развития, увеличивает свое воздействие на среду.

Закон сформулирован на основе биогеохимических принципов В.И. Вернадского:

1. Геохимическая биогенная энергия стремится в биосфере к максимальному проявлению (первый биогеохимический принцип).

2. При эволюции видов выживают те организмы, которые своей жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию (второй биогеохимический принцип).

ЗАКОН МИНИМУМА (Юстус Либиха) - выносливость организма определяется самым слабым звеном и цепи его экологических потребностей, т. е. жизненные возможности лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму; дальнейшее их снижение ведет к гибели организма или деструкции экосистемы. Дополнительное правило взаимодействия факторов: организм в определенной мере способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор иным функционально близким веществом или фактором.

ЗАКОН (ПРАВИЛО) НЕОБРАТИМОСТИ ЭВОЛЮЦИИ (Луи Долло) - организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков.

ЗАКОН УСЛОЖНЕНИЯ (системной) ОРГАНИЗАЦИИ ОРГАНИЗМОВ (Карл Францевич Рулье) - историческое развитие живых организмов (а также всех иных природных систем) приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации функций и органов (подсистем), выполняющих эти функции. В экологии и природопользовании этот закон диктует необходимость сохранения возможностей для усложнения организации, понимания опасности ее искусственного упрощения.

ЗАКОН ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ЕДИНСТВА ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА (В. И. Вернадского) - все живое вещество Земли физико-химически едино. Из 3. ф.-х. е. ж. в. естественно вытекает следствие: вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части, или: вредное для одних видов существ вредно и для других. Отсюда любые физико-химические агенты, смертельные для одних организмов (пестициды), не могут не оказывать вредное влияние на другие организмы. Вся разница состоит лишь в степени устойчивости видов к агенту.

ЗАКОН ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КОРРЕЛЯЦИИ - в экосистеме, как и в любом другом целостном природно-системном образовании, особенно и биотическом сообществе, все входящие в нее виды живого и абиотические экологические компоненты функционально соответствуют друг другу.

Выпадение одной части системы (напр., уничтожение вида) неминуемо ведет к исключению всех тесно связанных с этой частью системы других ее частей и функциональному изменению целого в рамках закона внутреннего динамического равновесия. З.э.к. особенно важен в сохранении видов живого, никогда не исчезающих изолированно, но всегда взаимосвязанной группой. Действие З.э.к. приводит к скачкообразности в изменении экологической устойчивости: при достижении порога изменения функциональной целостности происходит срыв (часто неожиданный) - экосистема теряет свойство надежности. Напр., многократное увеличение концентрации вещества загрязнителя может не приводить к катастрофическим последствиям, но затем ничтожная его прибавка приведет к катастрофе.

ЗАКОН ЭВОЛЮЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НЕОБРАТИМОСТИ - экосистема, потерявшая часть своих элементов или сменившаяся другой в результате дисбаланса компонентов, не может вернуться к первоначальному своему состоянию, если в ходе изменений произошли эволюционные (микроэволюционные) перемены в экологических элементах (сохранившихся или временно утерянных). Поскольку вернуть экосистему к прежнему состоянию невозможно, к ней нужно подходить как к новому индивидуальному природному образованию, на которое неправомерно переносить выясненные ранее закономерности.

Напр., реакклиматизация (реинтродукция) видов нередко производится (через много лет) фактически в обновленную экосистему и функционально соответствует обычной акклиматизации (интродукции) вида, а не возвращению его в прежние ценозы.

«ЗАКОНЫ» ЭКОЛОГИИ Б. КОММОНЕРА:

1) все связано со всем;

2) все должно куда-то деваться;

3) природа «знает» лучше;

4) ничто не дастся даром.

ПРАВИЛО ВИКАРИАТА (Д. Джордана) - 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.

П. в.- одно из положений теории географического видообразования - в природопользовании требует учета при акклиматизации с целью «улучшения крови» местных популяций (общий анализ крови). Теоретически оно отрицает успешность такой акции, что подтверждается практикой - «улучшение крови» диких животных никогда не давало желаемого результата (напр., при вселении сибирских белок в Крым).

ПРАВИЛО ВНУТРЕННЕЙ НЕПРОТИВОРЕЧИВОСТИ - в естественных экосистемах деятельность входящих в них видов направлена на поддержание этих экосистем как среды собственного обитания.

Виды в естественной природе не могут разрушать среду своего обитания (это не относится к современному человеку), так как это вело бы их к самоуничтожению. Наоборот, деятельность животных и растений направлена на создание (поддержание) среды, пригодной для жизни их потомства. Это не означает, что П. в. и. абсолютно: напр., материнские растения могут препятствовать росту дочерних поколений, угнетать их, а животные даже поедать своих потомков. Однако суммарный процесс идет согласно П. в. и.

ПРАВИЛО ДЕМОГРАФИЧЕСКОГО НАСЫЩЕНИЯ - количество народонаселения всегда соответствует максимальной возможности поддержания его жизнедеятельности, включая все аспекты сложившихся потребностей человека.

В отличие от других видов живого социальный человек создает эколого-социальное давление на природу особого рода, включающее удовлетворение всего комплекса его потребностей, далеко выходящих за биологические рамки.

ПРАВИЛО ДЕСЯТИ ПРОЦЕНТОВ - среднемаксимальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой 10% (от 7 до 17%) энергии (или вещества в энергетическом выражении), как правило, не ведет к неблагоприятным для экосистемы (и теряющего энергию трофического уровня) последствиям.

ПРАВИЛО ЗАМЕЩЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ (Василий Васильевич Алёхина) - любое условие среды в некоторой степени может замещаться другим, следовательно, внутренние причины экологических явлений при аналогичном внешнем аффекте могут быть различными.

Напр., климатические факторы могут замещаться биотическими - вечнозеленые виды южных растений в более континентальном климате способны расти в подлеске под защитой верхних ярусов (т. е. в создаваемом ими биоклимате).

ПРАВИЛО ИНТЕГРАЛЬНОГО РЕСУРСА - при использовании конкретных природных систем конкурирующие отрасли хозяйства неминуемо наносят ущерб друг другу тем сильнее, чем значительнее они изменяют совместно эксплуатируемый экологический компонент или всю экосистему в целом.

Напр., в водном хозяйстве гидроэнергетика, транспорт, коммунальное хозяйство, орошаемое земледелие н рыбная промышленность связаны таким образом, что в наименее выигрышном положении оказывается промысел рыбы. Чем полнее гидроэнергетическое использование вод, тем сложнее ведение др. отраслей водного хозяйства; развитие водного транспорта осложняет др. способы использования воды, разбор ее на орошение также вызывает затруднения в сопряженных формах эксплуатации вод.

ПРАВИЛО МЕРЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ - в ходе эксплуатации природных систем нельзя переходить некоторые пределы, позволяющие этим системам сохранять свойство самоподдержания (самоорганизации и саморегуляции). Надсистема высокого уровня иерархии может поддерживать некоторые подсистемы разрушенной системы низшего уровня, но не восстанавливать их.

Напр., черноземы, возникшие в результате зонального биогеоценотического процесса в лугостепях и лесостепях с их распашкой, зонально поддерживаются, но постепенно деградируют, сохраняя при этом тенденцию к восстановлению лишь при создании естественных условий их образования.

ПРАВИЛО «МЯГКОГО» УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДОЙ - «мягкое» (опосредованное, направляющее, восстанавливающее экологический баланс) управление природными процессами способно вызвать желательные природные цепные реакции и потому социально-экономически предпочтительнее «жесткого», техногенного управления. «Мягкое» управление направлено на восстановление естественной продуктивности экосистем и ее повышение путем целенаправленного использования объективных законов природы, позволяет направлять природные цепные реакции в благоприятную для хозяйства и жизни людей сторону.

Примером может служить сопоставление двух форм ведения лесного хозяйства - сплошнолесосечной («жесткое» воздействие) и выборочных рубок («мягкое» воздействие). Экономически более рентабельной считается сплошная рубка, при которой в один прием забирается вся древесина. При выборочной рубке возникает много осложнений технического порядка, и потому древесина оказывается дороже. При этом предполагается, что на сплошных лесосеках лес можно и нужно восстанавливать путем его массовой посадки (и это мероприятие обходится в целом недорого). Однако при сплошных рубках постепенно теряется сама лесная среда, что ведет к падению уровня рек, в других местах — к заболачиванию, зарастанию лесосеки нелесными видами растений, препятствующим росту леса, возникновению очагов размножения вредителей леса и др. неблагоприятным последствиям. Более низкие начальные затраты «жесткого» мероприятия дают цепь ущербов, требующих затем больших расходов на их ликвидацию. Наоборот, при выборочных рубках управление восстановлением леса облегчается из-за сохранения лесной среды. Повышенные начальные затраты постепенно окупаются в результате предотвращения ущербов.

ПРАВИЛО ОБЯЗАТЕЛЬНОСТИ ЗАПОЛНЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ НИШ - пустующая экологическая ниша всегда бывает естественно заполнена. Пустующих экологических ниш в экосистеме нет.

Напр.,возникновение новых заболеваний, напр. типа СПИДа, который был гипотетически предсказан задолго до выявления болезни как гриппоподобный вирус с высокой летальностью заболевших. Основанием предсказания служило то, что победа над многими инфекционными болезнями человека высвободила экологические ниши, которые неминуемо должны были быть заполнены. Было предположено, что одна из экологических ниш будет заполнена вирусом с высокой степенью изменчивости. Вирус гриппа имеет частоту мутаций 1:105 при средней нормальной частоте процесса 1:106. Вирус СПИДа еще более изменчив - у него регистрируется частота мутаций 1:104.

ПРАВИЛО СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЗАМЕЩЕНИЯ - потребности человека в некоторых жизненных благах могут быть до определенной степени (на относительно короткий период) замещены более полным удовлетворением других, обычно функционально близких потребностей.

ПРАВИЛО (неизбежных) ЦЕПНЫХ РЕАКЦИЙ «ЖЕСТКОГО» УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДОЙ - «жесткое», как правило, техническое управление природными процессами чревато цепными природными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлемыми в длительном интервале времени. Действие этого правила связано прежде всего с тем, что грубое, «хирургическое» вмешательство в жизнь природных систем вызывает действие закона внутреннего динамического равновесия и значительное увеличение энергетических затрат на поддержание природных процессов.

ПРИНЦИП ЕСТЕСТВЕННОСТИ (или принцип старого автомобиля») - технические системы управления природой со временем требуют нее большего вложения средств, вплоть до нерациональности поддержания их, и потому естественные («мягкие») формы управления и конечном итоге всегда эффективнее технических («жестких»).

ПРИНЦИП ЛЕ ШАТЕЛЬЕ - БРАУНА - при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

ПРИНЦИП НАПРАВЛЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ (Ларса Онсагера) ИЛИ ЗАКОН МИНИМУМА ДИССИПАЦИИ (рассеивания) ЭНЕРГИИ - при вероятности развития процесса в некотором множестве направлений. допускаемых началами термодинамики, реализуется то, которое обеспечивает минимум диссипации энергии (или минимум роста энтропии). Т.е. эволюция всегда направлена на снижение рассеивания энергии, на ее неравномерное распределение (полная энтропия абсолютно равномерное распределение энергии).

ПРИНЦИПЫ СВЯЗИ БИОТОП - БИОЦЕНОЗ:

1) принцип разнообразия (А. Тинемана) - чем разнообразнее условия биотопа, тем больше видов в биоценозе;

2) принцип отклонения условий (А. Тинемана) - чем выше отклонения условий биотопа от нормы, тем беднее видами и специфичнее биоценоз, а численность особей отдельных составляющих его видов выше;

3) принцип плавности изменения среды (Г. М. Ф. Ранца) - чем более плавно изменяются условия среды в биотопе и чем дольше он остается неизменным, тем богаче видами биоценоз и тем более он уравновешен и стабилен:

4) принцип видородового представительства (И. Иллиеса) - поскольку два даже близкородственных вида не могут занимать одинаковые экологические ниши в одном биотопе, богатые видами роды обычно представлены в биоценозе единственным своим представителем.

Литература

1. Білявський Г.О. Основи загальної екології: Підручник / Г.О. Білявський, М.М. Падун, Р.С. Фурдуй. - 2-е вид., зі змінами. К.: Либідь, 1995. - 368 с.

2. Васюкова Г.Т. Екологія: підручник / Г. Т. Васюкова, О. І. Грошева. - К.: Кондор, 2009. - 524 с.

3. Киселев В. Н. Основы экологии / В. Н. Киселев. - Мн.: Изд. «Універсітэцкае», 2002. – 383 с.

4. Гарин В. М.. Экология для технических вузов: Учеб. пособие / В. М. Гарин, И.А. Кленова. - 2.изд., доп. и перераб. - Ростов н/Д: Феникс, 2003. - 383с.

5. Гальперин М. В. Экологические основы природопользования: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. / М.В. Гальперин - М.: ФОРУМ, 2003. - 255с.

6. Ісаєнко В. М. Екологія та охорона навколишнього середовища: Навч. посібник для студ. вищих навч. закл. / В.М. Ісаєнко, В.М. Криворотько, Г.М. Франчук - Національний авіаційний ун-т. - К.: Книжкове вид-во НАУ, 2005. - 192с.

Контрольные вопросы и задания

1. Что понимают под экологическим фактором? Классификация экологических факторов.

2. В какой роли могут выступать экологические факторы в зависимости от воздействия на организм?

3. Абиотические факторы. На какие группы делят абиотические экологические факторы?

4. Биотические факторы. Какие факторы входят в группу биотических?

5. Объясните, почему внутривидовая борьба часто носит характер конкуренции.

6. В чем отличие паразитизма от хищничества? Какой вид взаимоотношений присутствует на ранних этапах?

7. формирования сообщества, дайте ему характеристику.

8. Антропогенные факторы. Классификация антропогенных факторов. В чем особенность действия антропогенных факторов?

9. В чем особенность действия антропогенных факторов?

10. Что такое адаптация. Какую роль она играет в жизни организмов?

11. В чем смысл закона оптимума и минимума?

12. Закон относительной независимости действия каждого фактора.

13. Закон совокупного действия факторов.

14. Закон незаменимости фундаментальных факторов

15. Закон ограничивающих факторов.

16. Понятие экосистемы. Основные составляющие экосистемы.

17. Можно ли считать понятия «экосистема» и «биоценоз» синонимами? Ответ обоснуйте.

18. Опишите структуру экосистемы.

19. Понятие трофической цепи питания и экологической пирамиды. Приведите примеры.

20. Законы Б. Коммонеры и принцип их действия на примере биосферы.

Дата добавления: 2014-01-07