Основні закони екології

Екологія – молода наука, й, мабуть, через це вона ще не сформулювала своїх законів з математичною чи фізичною точністю Згідно з новими екологічними довідниками є близько 60 різних екологічних законів, більшість з яких мають біоекологічний характер. На думку відомого еколога Д. Чіраса, природа розвивається й функціонує за чотирма основними принципами:
– рециклічності, або повторного багаторазового використання найважливіших речовин;
– постійного відновлення ресурсів;
– консервативного споживання, коли живі істоти споживають лише те й у такій кількості, як їм необхідно;
– популяційного контролю – природа не допускає вибухоподібного росту популяцій, регулюючи кількість особин того чи іншого виду створенням відповідних умов для його існування та розмноження.
Історично першим для екології є закон, що встановлює залежність живих систем від факторів, котрі обмежують їхній розвиток (так званих лімітуючих факторів*.
1. Закон мінімуму Ю. Лібіха: за стаціонарного стану лімітуючою буде та речовина, доступна кількість якої найбільш близька до необхідного мінімуму. Інше тлумачення закону: стійкість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб. Якщо кількість та якість екологічних факторів близькі до мінімуму, необхідного для організму, він виживає, якщо менші за цей мінімум, організм гине, екосистема руйнується.
2. Закон толерантності (закон Шелфорда*: відсутність або неможливість розвитку екосистеми визначається не лише нестачею, але й надлишком будь-якого з факторів (тепло, світло, вода тощо*. Цей закон може бути виражений іншими словами: лімітуючим фактором процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає ступінь витривалості (толерантності* організму до даного фактора. Згідно з цим законом будь-який надлишок речовини чи енергії в екосистемі стає її ворогом, забруднювачем. Надто багато хорошого – теж погано.
3. Закон конкурентного виключення: два види, що займають одну екологічну нішу, не можуть співіснувати в одному місці нескінченно довго. Те, який з видів перемагає, залежить від зовнішніх умов. За цих умов перемогти може кожен. Важливою для перемоги обставиною є швидкість зростання популяції. Цей закон може працювати і в людському суспільстві. Особливістю його дії є те, що в наш час цивілізації не можуть розійтися. У біосфері немає місця для розселення та немає надлишку ресурсів, що загострює конкурентну боротьбу. Можна говорити про екологічне суперництво між країнами і навіть про екологічні війни або війни, зумовлені екологічними причинами. Свого часу Гітлер виправдовував агресивну політику нацистської Німеччини боротьбою за життєвий простір. Ресурси нафти, вугілля тощо і тоді були дуже важливими. Ще більшу вагу вони мають зараз, коли додалася необхідність території для захоронення радіоактивних та інших відходів. Війни - гарячі та холодні - набувають екологічного характеру. Багато подій, в тому числі розпаду СРСР, сприймаються інакше, якщо на них поглянути з екологічних позицій.
4. Закони Вернадського
4.1. Закон біогенної міграції атомів: міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється під переважаючим впливом живої речовини. Так було і мільйони років тому, так відбувається й у сучасних умовах. Жива речовина або бере участь у біохімічних процесах безпосередньо, або створює відповідне, збагачене киснем, вуглекислим газом, воднем, азотом, фосфором та іншими речовинами, середовище. Люди впливають на стан біосфери, змінюючи її фізичний і хімічний склад, умови збалансованої віками біогенної міграції атомів. У майбутньому це спричинить дуже негативні зміни, які стануть глобальними і некерованими (опустелювання, деградація ґрунтів, вимирання тисяч видів організмів*.
4.2. Закон константності: кількість живої речовини біосфери, утвореної за певний геологічний час, є величиною постійною. За законом константності будь-яка зміна кількості живої речовини в одному з регіонів біосфери неминуче призводить до такої ж за обсягом зміни речовини в іншому регіоні, тільки зі зворотним знаком.
4.3.Закон фізико-хімічної єдності живої речовини: уся жива речовина Землі має єдину фізико-хімічну природу. З цього випливає, що шкідливе для однієї частини живої речовини шкодить й іншій її частині, тільки різною мірою. Через наявність у будь-якій популяції стійких до фізико-хімічного впливу видів швидкість відбору за витривалістю популяцій до шкідливого агента прямо пропорційна швидкості розмноження організмів та чергування поколінь. Внаслідок цього тривале використання пестицидів є екологічно недопустимим, бо шкідники, які розмножуються значно швидше, пристосовуються та виживають, а обсяги хімічних забруднень доводиться дедалі збільшувати.
4.4. Закон максимуму біогенної енергії (закон Вернадського -Бауера*: будь-яка біологічна та біонедосконала система, що перебуває в стані стійкої нерівноваги (динамічно рухливої рівноваги з довкіллям*, збільшує, розвиваючись, свій вплив на середовище. У процесі еволюції видів виживають ті, котрі збільшують біогенну геохімічну енергію. Живі системи ніколи не перебувають у стані рівноваги й виконують за рахунок своєї вільної енергії корисну роботу проти рівноваги, якої потребують закони фізики та хімії за існуючих зовнішніх умов. Цей закон поряд з іншими є основою розробки стратегії природокористування.
5. Закон піраміди енергій (сформульований Р. Ліндеманом*: з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший переходить у середньому не більше 10 % енергії.
6. Закон односпрямованості потоку енергії: енергія, яку одержує екосистема і яка засвоюється продуцентами, розсіюється або разом з їхньою біомасою незворотно передається консументам першого, другого, третього та інших порядків, а потім редуцентам, що супроводжується втратою певної кількості енергії на кожному трофічному рівні як наслідок процесів, що супроводжують дихання. Продуценти – організми, що створюють органічну речовину з неорганічних сполук. Консументи – організми, що харчуються органічною речовиною (всі тварини, частина мікроорганізмів, паразитичні й комахоїдні рослини*. (І порядку-травоїдні тварини, ІІ-хижаки, ІІІ-багато паразитів і т.д.* Редуценти – це мікроорганізми, ґрунтові гриби, які, розкладаючи мертву органічну речовину, переводять її в більш прості неорганічні сполуки й втягують у кругообіг.
7. Закон кореляції (сформульований Ж. Кюв'є*: в організмі як цілісній системі всі його частини відповідають одна одній як за будовою, так і за функціями. Зміна однієї частини неминуче викликає зміни в інших.
8. Закон максимізації енергії (сформульований Г. і Ю. Одумами та доповнений М. Реймерсом*: у конкуренції з іншими системами зберігається та з них, яка найбільше сприяє надходженню енергії та інформації і використовує максимальну їх кількість найефективніше. Система утворює накопичувачі високоякісної енергії, частину якої витрачає на забезпечення надходження нової енергії, забезпечує нормальний кругообіг речовин і створює механізми регулювання, підтримки, стійкості системи, її здатності пристосовуватися до змін, налагоджує обмін з іншими системами. Максимізація забезпечує підвищення шансів на виживання.
9. Закон розвитку довкілля: будь-яка природна система розвивається лише за рахунок використання матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища. Абсолютно ізольований саморозвиток неможливий — це висновок з законів термодинаміки. З цього закону випливає: - абсолютно безвідходне виробництво неможливе; - будь-яка більш високоорганізована біотична система в своєму розвитку є потенційною загрозою для менш організованих систем. Тому в біосфері Землі неможливе повторне зародження життя — воно буде знищене існуючими організмами; - біосфера Землі як система розвивається за рахунок внутрішніх і космічних ресурсів.
10. Закон екологічної кореляції: в екосистемі всі види живої речовини та абіотичні компоненти функціонально відповідають один одному. Випадання однієї частини системи (виду* неминуче призводить до випадання пов'язаних з нею інших частин екосистеми і функціональних змін.
11. Закон обмеженості природних ресурсів: усі природні ресурси в умовах Землі вичерпні. Планета є природно обмеженим тілом, і на ній не можуть існувати необмежені складові частини.
12. Закон оптимальності: ніяка система не може звужуватися або розширюватися до нескінченності. У природокористуванні закон оптимальності допомагає знайти з точки зору продуктивності оптимальні розміри для ділянок полів, вирощуваних рослин, тварин.
13. Закон рівнозначності умов життя: усі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначні ролі.
14. Закон генетичної різноманітності: все живе генетично різне й має тенденцію до збільшення біологічної різнорідності. Цей закон має особливе значення в сфері біотехнології (генна інженерія, біопрепарати*, коли не завжди можна передбачити результат нововведень під час випробувань нових мікрокультур через мутації, що виникають, або поширення дії нових біопрепаратів не на ті види мікроорганізмів, на які вони розраховані.
15. Закон історичної незворотності. Загальний процес розвитку біосфери та людства однонаправлений.
16. Закон зменшення енерговіддачі в природокористуванні: процес одержання з природних систем корисної продукції, з часом (у історичному аспекті* на її виготовлення в середньому витрачається дедалі більше енергії (зростають енергетичні витрати на одну людину*. Зростання енергетичних витрат не може бути нескінченним. Його слід розраховувати, гармонізуючи стосунки людини з природою.
17. Закон сукупної дії природних факторів (закон Мітчерміха-Гінемана-Баулє*: обсяг урожаю залежить не від окремого, навіть лімітуючого фактора, а від всієї сукупності факторів одночасно.
18. Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енергія, інформація окремих природних систем дуже тісно пов’язані між собою. Будь-яка зміна одного показника може спричинити сильні відхилення в інших і в усій екосистемі. Цей закон – один з найголовніших у природокористуванні. У разі незначних втручань у природне середовище його системи здатні відновлюватися, але коли ці втручання перевищують певні межі (охоплюють цілі річкові системи, ландшафти*, вони призводять до значних порушень на великих територіях.
19. Закон ґрунтостомлення (зниження родючості*: поступове зниження природної родючості ґрунтів відбувається через тривале їх використання й порушення природних процесів ґрунтоутворення, а також внаслідок тривалого вирощування монокультур внаслідок накопичення токсичних речовин, що виділялися рослинами, залишків пестицидів та мінеральних добрив.
20. Закони Коммонера (американського еколога*
20.1. Закон перший: «усе пов'язане з усім». Екологія розглядає біосферу нашої планети як складну систему з багатьма взаємопов'язаними елементами. Ці зв'язки реалізуються за принципами зворотного негативного зв'язку, прямих зв'язків, а також завдяки різноманітним взаємодіям, що взаємовиключають одна одну. За рахунок цих зв'язків формуються гармонійні системи кругообігу речовин та енергії. Будь-яке втручання в роботу збалансованого механізму біосфери викликає відповідь одразу за багатьма напрямами, що робить прогнозування в екології надзвичайно складною справою.
20.2. Закон другий: « усе має кудись діватися». На прикладі біологічного кругообігу видно, як рештки й продукти життєдіяльності одних організмів є в природі джерелом існування для інших. Людина поки ще не створила такого гармонійного кругообігу в своїй господарській діяльності. Будь-яке виробництво постійно «випускає» принаймні дві речі – необхідну продукцію й відходи. Відходи самі собою не зникають: вони нагромаджуються, втягуються в кругообіг речовин і призводять до непередбачених наслідків.
20.3. Закон третій: «природа знає краще». «Живе складається з багатьох тисяч різноманітних органічних сполук, – пише Б. Коммонер, – і часом здається, що принаймні деякі з них можуть бути поліпшені, якщо їх замінити якимось штучним варіантом природної субстанції». Цей закон екології стверджує, що штучне введення органічних речовин, які не існують у природі, а створені людиною, але беруть участь у живій системі, швидше завдасть шкоди. Одним із найдивовижніших фактів у хімії живих речовин є те, що для будь-якої органічної субстанції, виробленої живими істотами, в природі є фермент, здатний цю субстанцію розкласти. Тому, коли людина синтезує нову органічну сполуку, яка за структурою значно відрізняється від природних речовин, цілком імовірно, що для неї немає розкладального ферменту, й ця речовина «накопичуватиметься».
20.4. Закон четвертий: «ніщо не дається задарма». «Глобальна екосистема являє собою єдине ціле, в межах якого ніщо не може бути вигране або втрачене й яке не може бути об'єктом загального поліпшення: все, що вилучається з неї людською працею, має бути відшкодоване. Сплати за цим векселем не можна уникнути, її можна лише відстрочити», — пише Б. Коммонер. Четвертий закон стверджує: природні ресурси не нескінченні. Людина в процесі своєї діяльності нині бере у природи в «борг» частину її продукції, залишаючи під заставу ті відходи й ті забруднення, яким не може чи не хоче запобігти. Цей борг зростатиме доти, доки існування людства не опиниться під загрозою й люди сповна не усвідомлять необхідність усунення негативних наслідків своєї діяльності. Це усунення потребуватиме дуже великих затрат, які й стануть сплатою цього боргу.

Поиск по сайту: