2.4.Основные законы и правила экологии
Для правильного определения характера взаимоотношений между организмами нужно знать основные законы и правила экологии.
Закон минимума Ю. Либиха: жизненные возможности организмов и экосистем определяются экологическими факторами, количество и качество которых близки к необходимому минимуму.
Закон толерантности, или выносливости, В. Шелфорда: лимитирующим фактором процветания организмов (видов) может быть и максимум экологического воздействия. Диапазон между минимумом и максимумом экологического фактора определяет выносливость (толерантность) организмов к нему. Точнее, избыток определенного элемента или вещества отрицательно влияет на жизнеспособность организмов. Так, при избытке воды корни растений задыхаются, гниют, при недостатке воды растения вянут.
Закон внутреннего динамического равновесия: вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем в их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из них вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены, при этом сохраняется общая сумма качеств системы, где происходят такие преобразования.
Закон константности В. И. Вернадского: для данного геологического периода количество живого вещества биосферы – постоянная величина, т.е. увеличение количества живого вещества в одном из регионов приводит к одинаковому снижению в другом, хотя и неравнокачественно.
Закон пирамиды энергии Р. Линдемана, или правило десяти процентов: с одного трофического уровня на другой в среднем переходит 10% энергии, что не ведет к неблагоприятным последствиям для теряющего энергию трофического уровня или всей экосистемы.
Закон одного процента: изменение энергетики природной системы в среднем на 1% выводит экосистему из состояния равновесия.
Закон максимума биогенной энергии Вернадского–Бауэра: биосистемы, находясь в состоянии динамического равновесия с окружающей средой и эволюционно развиваясь, увеличивают воздействие на среду.
Закон необратимости эволюции Л. Долло: любой организм, популяция, вид не могут вернуться к состоянию предков.
Закон ограниченности природных ресурсов: все природные ресурсы, в том числе и солнечная энергия, конечны.
Закон сукцессионного замедления: в зрелых стабильно-равновесных экосистемах процессы замедляются. Например, мелиорация увеличивает продуктивность агроэкосистем на первом этапе, со временем прирост продукции снижается, устанавливаясь на определенном уровне при новом устойчивом состоянии системы.
Закон равнозначности всех условий жизни: все природные условия среды, необходимые для жизни, равнозначны.
Закон последовательности прохождения фаз развития: каждая природная экосистема проходит определенные эволюционные фазы от простой к сложной.
Закон физико-химического единства живого вещества В. И. Вернадского: на нашей планете все живое вещество в физико-химическом отношении едино.
Закон необходимого разнообразия: экосистемы не могут сформироваться из абсолютно одинаковых элементов.
Законы экологии по Б. Коммонеру: 1) все связано со всем (это положение согласуется с законом внутреннего динамического равновесия); 2) все должно куда-то деваться (согласуется с законом развития природной системы за счет окружающей среды); 3) ничто не дается даром, т.е. в рамках биосферы ничто не может быть выиграно или потеряно; 4) природа знает лучше, что делать, а человек должен решать, как это делать (достоверной полной информации о природе человек не имеет).
Правило замещения экологических условий В. В. Алехина: в определенной степени любое условие среды может быть замещено другим (например, при лесных мелиорациях климатические условия для сельскохозяйственных культур заменяют биоклиматическими).
Правило интегрального ресурса: конкурирующие отрасли хозяйства, совместно эксплуатирующие определенные экологические компоненты, наносят взаимный ущерб.
Правило меры преобразования природных систем: при эксплуатации природных систем не следует переходить определенные границы, или пределы, которые позволяют природе сохранять свойства самоорганизации и саморегуляции. Следовательно, хозяйственные мероприятия эффективны в определенных рациональных пределах и не должны выводить природные экосистемы из динамического равновесия.
Правило «мягкого» управления природой: необходимость восстановления естественной продуктивности экосистем или ее повышения с помощью различных мероприятий, например агролесомелиорации.
Правило неизбежных цепных реакций «жесткого» управления природой: управление с помощью технических средств может вызвать различные отрицательные последствия.
Принцип неполноты (неопределенности) информации: информация, необходимая для проведения различных мероприятий по преобразованию природы, недостаточна для априорного суждения о результатах в связи со сложностью и своеобразием экосистем и непредвиденностью некоторых цепных реакций.
Контрольные вопросы и задания. 1. Что такое окружающая среда, условия существования, антропогенная среда? 2. Что такое экологический фактор? Назовите группы экологических факторов. 3. Охарактеризуйте абиотические факторы среды. 4. Что такое фотопериодизм? 5. Какие группы растений выделяют по отношению к свету, к длине дня, влажности? 6. Назовите группы животных и растений по отношению к теплу. 7. Какие свойства почв оказывают влияние на жизнь организмов? 8. Назовите общие свойства живых организмов. 9. Дайте определения популяции и экологической ниши. 10. Охарактеризуйте биотические факторы среды. 11. Какие взаимоотношения существуют между особями одного вида? 12. Расскажите о взаимоотношениях между особями разных видов. 13. Какова роль пищевых цепей в межвидовых взаимоотношениях в экосистемах? 14. Что такое продуценты и консументы? 15. Раскройте сущность детритных цепей. 16. В чем проявляется паразитарная связь? 17. Что такое продуктивность экосистем? 18. Что такое экологическая пирамида? 19. Какие экологические факторы отнесены к антропогенным? 20. Что понимают под гомеостазом и сукцессией? 21. Назовите основные законы и правила экологии.
Источник
Экология СПРАВОЧНИК
Правило одного процента: изменение энергетики природной системы в пределах 1 % выводит природную систему из равновесного состояния. Все крупномасштабные явления на поверхности Земли (мощные циклоны, извержения вулканов, процесс глобального фотосинтеза и др.), как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую 1 % от энергии солнечного излучения, падающего на поверхность нашей планеты.[ . ]
Существует как бы некий природный норматив допустимости отклонений в функционировании крупномасштабных экологических систем. Это эмпирическое правило одного процента, по которому изменение энергетики природной системы в пределах 1% (от немногих десятых до, как исключение, единиц процентов) выводит природную систему из равновесного состояния, а затем ее разрушает. Особое значение правило одного процента имеет для глобальных систем. Их энергетика, видимо, принципиально не может изменяться за уровень примерно 0,2% (уровень энергетики фотосинтеза), максимум—до 0,5% от поступающей солнечной радиации без катастрофических последствий. Вероятно, это непреодолимый порог и лимит для деятельности человечества — сравнительно узкий для современной антропосферы промежуток между «ядерной зимой» и пиком глобального потепления.[ . ]
Из изложенного следует важный вывод: проблема обеспечения экологической безопасности должна рассматриваться в единой, целостной системе национальных интересов и целей, а механизм ее обеспечения — рациональное использование природных ресурсов и особенно лесных, при соблюдении правил лесопользования.[ . ]
Разумным и практически оправданным решением в ряде случаев является сброс БСВ в объекты природной среды (на почвогрунты, в проточные водоемы, не относящиеся к водоемам рыбохозяйственного, культурно-бытового назначения и некоторых других категорий водопользования и т.д.). Необходимость в этом возникает, как правило, при ликвидации шламовых амбаров перед их засыпкой и рекультивацией, в аварийных и непредвиденных ситуациях, а также при ограничении степени замкнутости системы оборотного водоснабжения буровой, когда требуется периодический вывод некоторого количества загрязненной сточной воды из оборотного цикла и сброс ее либо в шламовый амбар, либо на рельеф местности. Причем сброс сточных вод должен согласовываться в установленном порядке с соответствующими контролирующими органами, ответственными за качественное состояние различных компонентов природной среды.[ . ]
Любой технологический процесс начинается вводом исходных веществ (сырья) и завершается в конечном итоге выводом разнообразных готовых изделий и отходов. Иными словами, система антропогенного обмена в целом включает ввод природных ресурсов, их переработку с использованием энергии и вывод в окружающую среду отработанных веществ (производственных и бытовых отходов) и отслуживших свой срок готовых изделий. Процесс этот носит линейный, незамкнутый и, следовательно, конечный характер, поскольку возвращение отходов и отработанных изделий в качестве исходного сырья все еще скорее исключение, чем правило.[ . ]
Однако стабильность биосферы имеет определенные пределы, и нарушение ее регуляторных возможностей чревато серьезными последствиями. На это, в частности, указывает правило одного процента: изменение энергетики природной системы в среднем на 1% выводит последнюю из состояния гомеостаза (равновесия). Данное правило подтверждается исследованиями в области глобальной климатологии и других геофизических, а также биофизических процессов. Так, все крупные природные явления на поверхности Земли (извержения вулканов, мощные циклоны, процесс глобального фотосинтеза и т.п.), как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую 1% энергии солнечного излучения, попадающего на поверхность Земли. Переход энергетики процесса за это значение обычно приводит к резким аномалиям — климатическим отклонениям, переменам в характере растительности, крупным лесным и степным пожарам.[ . ]
Следующий этап исторического развития человечества и его взаимоотношений с природой характеризуется резким снижением потребности в земле для прокормления одного человека, но новым удвоением энергозатрат и дальнейшим сукцессионным омоложением экосистем. К тому же многовидовые ценозы все в большей степени сменяются пастбищными олигокультурами и земледельческими монокультурами. Агросистемы теряют свойство стабильности и устойчивости, то же происходит с домашними животными и культурными растениями. Природная среда постепенно вытесняется квазиприродными образованиями. Современным историческим финалом является переход на эксплуатацию предельно омоложенных экосистем и даже от естественного к искусственному плодородию почв. Это привело к резкому скачку энергозатрат, увеличившихся в 5—50 (в среднем около 20) раз. Рост биологической продуктивности за счет омоложения природных систем закончился. Дальнейшее увеличение вложения антропогенной энергии в земледелие ведет к разрушению природных структур, что делает очевидным вывод о необходимости перехода к закрытым системам земледелия, его индустриализации. Другим способом увеличить эффективность сельскохозяйственного производства невозможно. Если человечество в течение длительного времени пользовалось результатами действия правила исторического роста продукции за счет сукцессионного омоложения экосистем, то теперь этот путь интенсификации закрыт. Отсюда возможность и необходимость сокращения размеров эксплуатируемых территорий. В. Г. Горшков полагает, что необходимо десятикратное их сокращение и доведение «полностью искаженной биоты» до 1 % от площади суши (с. 24 цитированной книги).[ . ]
Источник