Ім'я файлу: Новый документ.pdf
Розширення: pdf
Розмір: 97кб.
Дата: 21.02.2021
скачати

Існує близько 250 законів, закономірностей, принципів і правил, якими користується сучасна екологія. Сучасному спеціалісту, в якій би галузі він не працював, потрібно знати основні закони і правила екології, щоб використовувати їх у своїй повсякденній практиці. Назвемо декілька екологічних законів, правил і принципів.
Закон мінімуму. В 1840 році Ю. Лібіх встановив, що врожай зерна часто лімітується не тими поживними речовинами, котрі вимагаються у великих кількостях, а тими, котрих потрібно небагато, однак їх мало в ґрунті. Він сформулював закон, за яким "речовиною, що є в мінімумі,регулюється врожай і визначається величина та стійкість його в часі".
Дію цього закону обмежують два принципи. Згідно з першим закон Лібіха застосовується лише за умов стаціонарного стану. Його більш точне формулювання:
"При стаціонарному стані лімітуючою буде та речовина, доступна кількість котрої найбільш близька до необхідного мінімуму*´. Другий принцип стосується взаємодії факторів. Висока концентрація та доступність певної речовини може змінити споживання мінімальної поживної речовини. Організм тоді заміняє одну, дефіцитну, речовину іншою, що є в надлишку.
Інше тлумачення згаданого 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.
Наступний закон узагальнює закон мінімуму.
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 ворогом, забруднювачем. Надто багато хорошого — теж погано. Діапазон між двома величинами складає межі толерантності, в котрих організм нормально функціонує і реагує на вплив середовища.
Закон конкурентного виключення формулюється таким чином: 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. Нездатність виду до біотичної конкуренції призводить до його витіснення та необхідності пристосування до більш складних умов та факторів.
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 в кінці XX сторіччя, 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. Тут переплітаються політичні, соціальні та екологічні проблеми.
Закон біогенної міграції атомів (закон В.І. Вернадского): міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється під переважаючим впливом живої речовини, організмів.
Жива речовина або бере участь у біохімічних процесах безпосередньо, або створює відповідне, збагачене киснем, вуглекислим газом, воднем, азотом, фосфором та
іншими речовинами, середовище. Розуміння всіх хімічних процесів, що відбуваються в геосферах, неможливе без врахування дії біогенних факторів, зокрема — еволюційних.
Люди впливають на стан біосфери, змінюють її фізичний і хімічний склад, умови збалансованої віками біогенної міграції атомів. У майбутньому це спричинить дуже негативні зміни, котрі вже нині набувають здатності саморозвиватися і стають глобальними, некерованими (спустелювання, деградація ґрунтів, вимирання тисяч видів організмів).
Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем та їхні ієрархії дуже тісно пов´язані між собою, тому зміна одного з показників неминуче призводить до функціонально-структурних змін
інших, але при цьому зберігаються загальні якості системи —речовинно-енергетичні,
інформаційні та динамічні.
Наслідки дії цього закону виявляються в тому, що після будь-яких змін елементів природного середовища (речовинного складу, енергії, інформації, швидкості природних процесів тощо) обов´язково розвиваються ланцюгові реакції, які намагаються нейтралізувати ці зміни. Навіть незначна зміна одного показника може спричинити великі відхилення в інших і в усій екосистемі.
Зміни у великих екосистемах можуть мати незворотний характер, а будь-які локальні перетворення природи викликають у біосфері планети реакції-відповіді, які зумовлюють відносну незмінність еколого-економічного потенціалу. Штучне зростання еколого-економічного потенціалу обмежене термодинамічною стійкістю природних систем. Закон свідчить, що у випадку незначних втручань у природне середовище його екосистеми здатні саморегулюватися та відновлюватися, а коли ці втручання перевищують певні межі і вже не можуть згаснути в ланцюгу ієрархії екосистем, вони призводять до значних порушень енерго- і біобалансу на значних територіях і в усій біосфері.

Закон генетичної різноманітності: все живе генетично різне й має тенденцію до збільшення біологічної різнорідності.
Закон має важливе значення в природокористуванні, особливо в сфері біотехнології, коли не завжди можна передбачати результат нововведень під час вирощування нових мікро-культур через виникаючі мутації або поширення дії нових біопрепаратів на ті види організмів, на які вони розраховувалися.
Закон історичної незворотності: розвиток біосфери й людства як цілого не може відбуватися від пізніших фаз до початкових, загальний процес розвитку одпонаправлений.
Закон константності (сформульований В.І. Вернадським): кількість живої речовини біосфери, утвореної за певний геологічний час, є величиною постійною.
Цей закон тісно пов´язаний із законом внутрішньої динамічної рівноваги. 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. Наслідком цього закону є правило обов´язкового заповнення екологічних ніш.
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.
Закон максимізаціі 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.
Закон максимуму біогенної енергії (закон Вернадського — Бауера): будь-яка біологічна та біонедосконала система, що перебуває в стані стійкої нерівноваги
(динамічнорухливої 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.
Закон обмеженості природних ресурсів: усі природні ресурси в умовах Землі вичерпні.
Планета є природно обмеженим тілом, і на ній не можуть існувати нескінченні складові частини.
Закон односпрямованості потоку енергії: енергія, яку одержує екосистема і яка засвоюється продуцентами, розсіюється або разом з їхньою біомасою незворотно передається консументом 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.
У зворотний потік (від редуцентів до продуцентів) потрапляє дуже мало початкової енергії (не більше 0,25 %), тому термін кругообіг енергії є досить умовним.
Закон оптимальпості: ніяка система не може звужуватися або розширюватися до нескінченності.
Ніякий цілісний організм не може перевищити певних критичних розмірів, котрі забезпечують підтримку його енергетики. Ці розміри залежать від умов живлення та факторів існування. У природокористуванні закон оптимальності допомагає знайти оптимальні, з точки зору продуктивності, розміри для ділянок полів, вирощуваних тварин, рослин. Ігнорування закону — створення величезних площ монокультур, вирівнювання ландшафту масовими забудовами тощо — призводить до неприродного одноманіття на великих територіях і викликає порушення у функціонуванні екосистем, зумовлює екологічну кризу.
Закон піраміди енергій (сформульований Р. Ліндеманом): з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший переходить у середньому не більше 10 % енергії.
Зворотний потік з більш високих на більш низькі рівні набагато слабший — не більше
0,5—0,25 %, і тому говорити про кругообіг енергії в біоценозі не доводиться.
За цим законом можна виконувати розрахунки земельних площ, лісових угідь з метою забезпечення населення продовольством та іншими ресурсами.
Закон рівнозначності умов життя: всі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначні ролі. Звідси випливає інший закон — сукупної дії екологічних факторів.
Закон розвитку довкілля: будь-яка природна система розвивається лише за рахунок використання матеріальноенергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища.

Абсолютно ізольований саморозвиток неможливий — це висновок з законів термодинаміки.
З цього закону випливають такі висновки:
— 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.
Закон зменшення енерговіддачі в природокористуванні: процес одержання з природних систем корисної продукції, з часом (у історичному аспекті) на її виготовлення в середньому витрачає ться дедалі більше енергії (зростають енергетичні витрати на одну людину).
Зростання енергетичних витрат не може бути нескінченним. Його слід розраховувати, гармонізуючи стосунки людини з природою.
Закон сукупної дії природних факторів (закон Мітчерліха — Тінемана — Бауле): обсяг урожаю залежить не від окремого, навіть лімітуючого фактора, а від всієї сукупності екологічних факторів одночасно.
Частку кожного фактора в сукупній дії можна визначити. Закон має силу, коли вплив монотонний і максимально виявляється кожний фактор за незмінності інших у тій сукупності, що розглядається.
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 виділяються рослинами, залишків пестицидів та мінеральних добрив.
Закон фізико-хімічної єдності живої речовини (сформульований В.І. Вернадським): 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.
Закон екологічної кореляції: в екосистемі, як і в будь-якій іншій, всі види живої речовини та абіотичні екологічні компоненти функціонально відповідають один одному, випадіння однієї частини системи неминуче призводить до ви микання пов´язаних з нею інших частин екосистеми і функціональних змін.
Відомі також чотири закони екології, американського вченого Б. Коммонера:
— все пов´язане з усім;
— все мусить кудись діватися;
— природа знає краще;
— ніщо не дається даремно.
Перший закон Б. Коммонера, на думку М. Реймерса, близький за змістом до закону внутрішньої динамічної рівноваги, другий — до цього ж закону та закону розвитку природної системи за рахунок довкілля, третій — застерігає людство від самовпевненості, четвертий — знову торкається проблем, котрі узагальнюють закон внутрішньої динамічної рівноваги, закони константності й розвитку природної системи.
Згідно з четвертим законом Б. Коммонера ми повинні повертати природі те, що беремо від неї, інакше катастрофа неминуча.
У 1991—1993 рр. відомий американський еколог Д. Чірас дійшов висновку, що природа
існує вічно (з точки зору людини) і чинить опір деградації завдяки дії чотирьох екологічних законів:
— рециклічності або повторного багаторазового використання найважливіших речовин;
— постійного відновлення ресурсів;
— консервативного споживання (коли живі істоти споживають лише те і у тій кількості, що їм необхідно, не більше і не менше);
— популяційного контролю (природа не допускає "вибухового" росту популяцій, регулюючи кількісний склад того чи іншого виду шляхом створення відповідних умов для його існування та розмноження).
Найважливішим завданням екології Д. Чірас вважає вивчення структури та функцій екосистем, їх врівноваженості або неврівноваженості, тобто причин стабільності й розбалансування екосистем.

Серед законів природи зустрічаються звичні в науці закони детерміністського типу, котрі жорстко регулюють взаємини між компонентами екосистеми, але більшість є законами тенденціями, котрі діють не у всіх випадках. У деякому сенсі вони нагадують юридичні закони, що не перешкоджають розвиткові суспільства, якщо зрідка порушуються незначною кількістю людей, але заважають нормальному розвиткові, якщо порушення стають масовими. Є і закони-афоризми, котрі можна віднести до типу законів як обмеження різноманітності.
Закон емерджентності: ціле завжди має особливі властивості, відсутні у його частин.
Закон необхідної різноманітності: система не може складатися з абсолютно ідентичних елементів, але може мати ієрархічну організацію та інтегративні рівні*
Закон незворотності еволюції: організм (популяція, вид) не може повернутися до попереднього стану, реалізованого його предками.
Закон ускладнення організації: історичний розвиток живих організмів призводить до ускладнення їх організації шляхом диференціації органів та функцій.
Біогенний закон (Е. Геккель): онтогенез організму є коротким повторенням філогенезу даного виду, тобто розвиток індивіда скорочено повторює історичний розвиток свого виду.
Закон нерівномірності розвитку частин системи: система одного виду розвивається не строго синхронно — в той час, коли один досягає більш високої стадії розвитку, інші залишаються в менш розвиненому стані. Цей закон безпосередньо пов´язаний з законом необхідної різноманітності.
Закон збереження життя: життя може існувати тільки в процесі руху через живе тіло потоку речовин, енергії, інформації.
Принцип збереження впорядкованості (І. Пригожин): у відкритих системах ентропія не зростає, а зменшується, доки не досягається мінімальна постійна величина.
Принцип Ле Шательє -Бpayна: при зовнішній дії, що виводить систему зі стану стійкої рівноваги, ця рівновага зміщується в напрямку послаблення ефекту зовнішньої дії. Цей принцип в рамках біосфери порушується сучасною людиною. "Якщо в кінці минулого сторіччя ще відбувалося збільшення біологічної продуктивності та біомаси внаслідок зростання біологічної продуктивності та біомаси як відповіді на зростання концентрації вуглекислого газу в атмосфері, то з початку нашого сторіччя це явище не спостерігається" (Н.Ф. Реймерс).
Принцип економії енергії (Л. Онсагер): при ймовірності розвитку процесу в деякій множині напрямків, що допускаються началами термодинаміки, реалізується той, котрий забезпечує мінімум розсіювання енергії.

Закон максимізації енергії та інформації: найкращі шанси самозбереження має система, що найбільшою мірою сприяє надходженню, виробленню та ефективному використанню енергії та інформації; максимальне надходження речовини не гарантує системі успіху в конкурентній боротьбі.
Періодичний закон географічної зональності A.A. Григор´єва — М.М. Будико: зі зміною фізико-географічних поясів Землі аналогічні ландшафтні зони та деякі загальні властивості періодично повторюються, тобто в кожному поясі — субарктичному, помірному, субтропічному, тропічному та екваторіальному — відбувається зміна зон за схемою: ліси — степи — пустелі.
Закон розвитку системи за рахунок навколишнього середовища: будь-яка система може розвиватися лише за рахунок використання матеріально-енергетичних та
інформаційних можливостей оточуючого середовища; абсолютно ізольований саморозвиток неможливий.
Правило затухання процесів: зі зростанням ступеня зрівноваженості з навколишнім середовищем або внутрішнього гомеостазу (у випадку ізольованості системи) динамічні процеси в системі затухають.
Закон фізико-хімічної єдності живої речовини В.І. Вер-надського: вся жива речовина
Землі фізико-хімічно єдина, що не виключає біогеохімічних відмінностей.
Ці “закони” є скоріше екологічними аксіомами:
· все пов’язано з усім;
· все повинно кудись діватися;
· ніщо не дається задарма;
· природа знає краще.
Перша аксіома (“все пов’язано з усім”) підтверджує всезагальність зв’язків об’єктів і явищ у природі та в людському суспільстві. І природа, і суспільство перебувають в
єдиній мережі системних взаємозв’язків.
Друга аксіома (“все повинно кудись діватися”) свідчить про закони збереження в природі. На відміну від людського виробництва, в природі не буває сміття. В біосфері завжди спостерігається кількісний баланс швидкостей синтезу живої речовини та її розкладання, що свідчить про високий ступінь замкненості колообігу речовини у біосфері. Діяльність же людини породила нагромадження в природі дедалі більшої кількості ксонобіотиків - чужорідних хімічному обігу живих істот синтетичних сполук. Ці сполуки стійкі, є сильними токсикантами і нагромаджуються у величезних кількостях, становлячи дедалі більшу загрозу для людства.

Третя аксіома (“ніщо не дається задарма” або ж - “за будь-які втручання і збитки природі треба платити”, або ж “природа за все віддячить”) вказує на те, якою ціною дістається людству науково-технічний прогрес. В економіці природі, як і в економіці людини, не існує безкоштовних ресурсів, Все, що було взято людиною з природи, мусить бути їй повернуто, компенсовано. Невиконання цього закону неминуче призводить до екологічної кризи.
Четверта аксіома (“природа знає краще”) свідчить про незрівнянні переваги природних конструкцій над людськими. Все, створене природою, пройшло надзвичайно жорсткий конкурс на місце в біосфері впродовж тисяч і мільйонів років природного добору і адаптації. При цьому головним критерієм добору була включеність у глобальний біотичний колообіг, збільшення його ефективності, заповнення всіх екологічних ніш, виключення “мертвих зон” в мережі природних взаємозв’язків.
Останнім часом формулюють ще один закон обмеженості ресурсів. Він стверджує, що згідно з законом константності кількості живої речовини на планеті, збільшення чисельності і маси одних організмів у глобальному масштабі може відбуватися лише за рахунок зменшення кількості й маси інших організмів. Саме суперечливість між швидкостями розмноження багатьох організмів і обмеженістю ресурсів харчування є своєрідним регулятором, що запобігає “біологічному вибуху” космічного масштабу.
Маса продуктів для живлення всіх форм життя на Землі (зокрема й для людини) обмежена і вичерпна, тому виживання цивілізації можливе лише за умов реалізації обґрунтованих і жорстко контрольованих самообмежень.
■ Правило екологічної ніші: порожньою екологічна ніша не буває, вона обов’язково завжди заповнюється природним шляхом.
■ Принцип збалансованості природокористування: розвиток і розміщення об’єктів матеріального виробництва на певній території мають здійснюватися відповідно до її екологічної витривалості до техногенних навантажень.
Відомий еколог Д.Чирас визначив чотири основні загальні принципи, на підставі яких функціонує і розвивається природа:
■ рециклічності, або повторного багаторазового використання найважливіших речовин;
■ постійного відновлення ресурсів;
консервативного споживання, коли живі істоти споживають лише необхідне і в такій кількості, яка їм потрібна;
■ популяційного контролю - природа не допускає вибухоподібного зростання популяцій, регулюючи кількість особин того чи іншого виду створенням відповідних умов для його існування та розмноження.
Визначені і кілька природоохоронних правил і законів, серед яких наведемо:

■ закон шагреневої шкіри: глобальний початковий природно-ресурсний потенціал безперервно виснажується у процесі розвитку людства, і це потребує від людства науково-технічного вдосконалення природокористування; закон неусуненості відходів: відходи, що утворюються у будь-якому господарстві, цілком усунути (ліквідувати) неможливо, вони можуть бути лише переведені з однієї фізико-хімічної форми в іншу, або переміщені в просторі; це відповідає закону збереження маси та енергії (сумарна кількість відходів у вигляді речовин, енергії та ін. фактично постійна, оскільки у виробничих циклах змінюється лише місце їх виникнення
і фізико-хімічна або біологічна форма);
■ правило економіко-екологічного сприйняття, сформульоване Дж.Стайкосом у 1970 р., показує, що проблеми довкілля сприймаються в чотири етапи: 1) ні розмови, ні дії; 2) розмови, але бездіяльність; 3) розмови і початок діяльності; 4) припинення розмов, рішучі природоохоронні дії. Це відповідає таким фазам еколого-економічних відносин:
1) економічний розвиток за цілковитого ігнорування екологічних законів; 2) виникнення екологічних обмежень у природокористуванні; 3) розвиток суспільства з переважним дотриманням екологічного імперативу; 4) максимальна екологізація всіх сфер людської діяльності заради виживання;
■ принцип віддаленості події: явища, віддалені від нас у часі і просторі, психологічно здаються менш істотними, не надто важливими; прихильники цього принципу наражають себе на велику небезпеку.

скачати

© Усі права захищені
написати до нас