Закон пирамиды энергий (сформулированный Р. Линдеманом):

     С одного трофического уровня экологической пирамиды на другого переходит в среднем не более 10 % энергии.

     По  этому закону можно выполнять  расчеты земельных площадей, лесных угодий с целью обеспечения население  продовольствием и другими ресурсами.

     Закон равнозначности условий жизни:

     Все естественные условия среды, необходимые  для жизни, играют равнозначные роли. Из него вытекает другой закон-совокупного  действия экологических факторов. Этот закон часто игнорируется, хотя имеет  большое значение.

     Закон развития окружающей среды:

     Любая естественная система развивается  лишь за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное  саморазвитие невозможно — это вывод  из законов термодинамики.

     Очень важными являются следствия закона.

     1. Абсолютно безотходное производство  невозможное.

     2. Любая более высокоорганизованная  биотическая система в своем  развитии есть потенциальной  угрозой для менее организованных  систем. Поэтому в биосфере Земли  невозможно повторное зарождение жизни — оно будет уничтожено уже существующими организмами

     3. Биосфера Земли, как система,  развивается за счет внутренних  и космических ресурсов.

     Закон уменьшения энергоотдачи в природопользовании: в процессе получения из естественных систем полезной продукции с течением времени (в историческом аспекте) на ее изготовление в среднем расходуется все больше энергии (возрастают энергетические затраты на одного человека). Так, ныне затраты энергии на одного человека за сутки почти в 60 раз большие, чем во времена наших далеких предков (несколько тысяч лет тому). Увеличение энергетических затрат не может происходить бесконечно, его можно и следует рассчитывать, планируя свои отношения с природой с целью их гармонизации.

     Закон совокупного действия естественных факторов (закон Митчерлиха-Тинемана-Бауле):

     Объем урожая зависит не от отдельного, пусть  даже лимитирующего фактора, а от всей совокупности экологических факторов одновременно. Частицу каждого фактора  в совокупном действии ныне можно  подсчитать. Закон имеет силу при определенных условиях - если влияние монотонное и максимально обнаруживается каждый фактор при неизменности других в той совокупности, которая рассматривается.

     Закон толерантности (закон  Шелфорда):

     Лимитирующим  фактором процветания организма  может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Соответственно закону любой излишек вещества или энергии в экосистеме становится его врагом, загрязнителем.

     Закон грунтоистощения (уменьшение плодородия):

     Постепенное снижение естественного плодородия почв происходит из-за продолжительного их использования и нарушения  естественных процессов почвообразования, а также вследствие продолжительного выращивания монокультур (в результате накопления токсичных веществ, которые выделяются растениями, остатков пестицидов и минеральных удобрений).

     Закон физико-химического  единства живого вещества (сформулированный В. Вернадским):

     Все живое вещество Земли имеет единую физико-химическую природу. Из этого явствует, что вредное для одной части живого вещества вредит и другой его части, только, конечно, разной мерой. Разность состоит лишь в стойкости видов к действию того ли другого агента. Кроме того, через наличие в любой популяции более или менее стойких к физико-химическому влиянию видов скорость отбора за выносливостью популяций к вредному агенту прямо пропорциональная скорости размножения организмов и дежурство поколений. Через это продолжительное употребление пестицидов экологически недопустимое, так как вредители, которые размножаются значительно более быстро, более быстро приспосабливаются и выживают, а объемы химических загрязнений приходится все более увеличивать.

 

      2. Общие принципы рационального природопользования

     2.1 Планирование и прогнозирование использования природных ресурсов

 

     Управление  природопользованием предполагает рациональное расходование природных  ресурсов и основано на планировании и прогнозировании их потребления.

     В природопользовании можно рассматривать  два уровня управления:

     — управление природными системами;

     — управление природопользователями (управление охраной окружающей природной среды  и рационализацией использования природных ресурсов).

     Управление  природными системами может быть “жестким” и “мягким”, а управление природопользователями — командно-административным и экономическим.

     Примерами “жесткого” управления может служить  сплошная вырубка лесов или освоение целинных земель без соблюдения правильной агротехники, “мягкого” — выборочная вырубка и использование научно обоснованных агроприемов, способствующих самовосстановлению лесных богатств и плодородия почвы. “Жесткое” управление дает быстрый и высокий хозяйственный эффект в виде роста объема продукции или снижения затрат на ее производство. Этот эффект кратковременен, так как в результате “жесткого” управления происходят резкие необратимые изменения в природной среде, снижение ее продуктивности и загрязнение, приводит к экологическим, экономическим и социальным ущербам.

     Эти уровни управления взаимосвязаны между  собой. Первый уровень управления основывается на изучении и использовании естественных законов, в частности, экологических  и осуществляется через второй уровень, опирающийся на юридические и экономические законы.

     Природные ресурсы и ресурсный  цикл

     Природные ресурсы — это совокупность естественных тел и явлений природы, которые  использует человек в своей деятельности, направленной на поддержание своего существования.

     Одним из признаков, по которым классифицируются природные ресурсы, являются их исчерпаемость  и возобновимость (рис.1).

     Неисчерпаемые ресурсы — это преимущественно  внешние по отношению к Земле  процессы и явления, такие как  солнечная энергия и ее производные: ветровая энергия, энергия движущейся воды, энергия земных недр. В этой классификации вода и воздух относятся как к неисчерпаемым, так и к исчерпаемым ресурсам, (рис. 9.) В количественном отношении эти элементы окружающей среды практически неизменны, а следовательно, и неисчерпаемы. Но для культурно-бытовых, хозяйственных и промышленных нужд требуются воздух и вода определенного качества, которые ухудшаются в результате деятельности человека. Для поддержания качества воды используются сложные технологии водоочистки и водоподготовки. Для сохранения чистоты воздуха используется техника пыле- газоочистки, а также комплекс санитарно-гигиенических и архитектурно-планировочных мероприятий. Таким образом, сделать неисчерпаемыми эти природные ресурсы в силах человека.

     Исчерпаемые ресурсы делятся на:

     — возобновимые, способные к самовоспроизводству: растительный и животный мир, мир  микроорганизмов;

     — невозобновимые, образовавшиеся в недрах Земли в весьма отдаленные от нас  периоды в течение многих миллионов лет: рудные и нерудные полезные ископаемые;

     — относительно возобновимые, способные  к воспроизводству в темпах, отстающих  от темпов потребления. Например, процесс  образования черноземного слоя почвы  толщиной 1см длится столетия, а разрушается  гораздо быстрее. Для возобновления запасов древесины также требуется не одно десятилетие.  

     

     Рис.1 

     Для получения энергии, создания необходимой  продукции человек находит, добывает и перемещает к местам переработки необходимые природные ресурсы, вовлекая их в ресурсный цикл. Ресурсный цикл — это совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества или группы веществ, происходящих на всех этапах использования его человеком. В природопользовании можно выделить несколько ресурсных циклов, которые, несмотря на относительную самостоятельность, тесно связаны друг с другом. К таким ресурсным циклам относятся: цикл почвенно-климатических ресурсов и сельскохозяйственного сырья, цикл сырьевых ресурсов, цикл энергетических ресурсов, цикл ресурсов живой природы.

     Цикл  сырьевых ресурсов тесно связан с  производством энергии, т. е. с циклом энергетических ресурсов.

     Слово “цикл” подразумевает замкнутость  процесса. В природе все вещества находятся в замкнутых биохимических циклах. Наличие таких циклов не позволяет веществам переходить в иное состояние, исключающее их дальнейшие превращения.

     Не  замкнутость ресурсного цикла

     Ресурсный цикл, иногда называемый антропогенным  круговоротом вещества, фактически не замкнут, что видно из рис. 2. На каждом его этапе неизбежны потери, являющиеся следствием особенностей технологий, либо каких-нибудь объективных или субъективных причин.

     Считается, что на всех этапах ресурсного цикла  в окружающей среде рассеивается около 98% добываемого минерального сырья.

     Предметы  массового потребления в результате износа, коррозии или утраты в них  надобности так или иначе оказываются  в окружающей среде, загрязняя ее. Многие отходы преобразуются в воде, почве и атмосфере, превращаясь в еще более опасные для здоровья человека вещества, которые представляют собой вторичные загрязнения.

     Особый  случай представляют собой культурные экосистемы, т. е. обрабатываемые сельскохозяйственные земли, не способные к самовосстановлению из-за истощения почвы вследствие сбора урожая, в котором сконцентрировано органическое и минеральное вещество. В результате организмы-деструкторы или почвообразователи не получают материала для разложения и минерализации и обеспечения собственных потребностей в веществе и энергии. Поэтому человек вынужден полностью брать на себя восстановление плодородия, затрачивая для этого специально произведенные им вещества, например, удобрения и энергию.

     Так, в процессе сбора урожая сельскохозяйственных культур из почвы ежегодно выносится 5-7 млн. тонн азота, 3-5 млн. тонн фосфора, до 10 млн. тонн калия. Вынесенные элементы возмещаются со значительным дефицитом за счет внесения сотен миллионов тонн навоза, тысяч тонн минеральных удобрений, а также биологической фиксацией азота клубеньковыми бактериями бобовых растений. 

     

     Рис.2 

     Таким образом, человек как бы замыкает значительную долю естественного круговорота, в рамках которого осуществляется ресурсный цикл. Количества вещества, вовлекаемого в антропогенный круговорот, уже соизмеримы с количествами вещества в естественных биохимических циклах.

     По  мере прохождения через ресурсный  цикл вещества, ранее сконцентрированные в том или ином месте локализации, рассеиваются. Рассеиваются не исходные, а трансформированные или утраченные в процессе ресурсного цикла вещества, которые загрязняют природную среду. Таким образом, главной объективной причиной загрязнения среды является незамкнутость ресурсного цикла.

     К загрязняющим веществам окружающей среды относятся не только токсичные  и вредные отходы производств, но и практически безвредные вещества, образующиеся в качестве попутных продуктов, таких как: массы навоза в сельском хозяйстве, углекислый газ, утонувшая древесина. Борьба с подобными загрязнениями среды является также актуальной.

     Важным  моментом в деле рационального природопользования является планирование и прогнозирование  использования природных ресурсов. Это особенно касается использования таких возобновимых и относительно возобновимых ресурсов, как животный и растительный мир, а также плодородие почв. Планирование использования земельных ресурсов предусматривает разработку и реализацию рациональных севооборотов, планирование использования лесных ресурсов, составление планов вырубки с учётом восстановления лесных массивов. При планировании следует учитывать всё возрастающие темпы использования природных ресурсов и производить перспективный расчёт их потребления на базе математических методов прогнозирования. При этом для реализации сложного комплекса природоохранных работ разрабатывается оперативный план. Теоретической базой такой разработки могут быть сетевые методы управления. К ним относятся: методы сетевого планирования, методы математического программирования, экспертные методы прогнозирования, методы математико-статистического прогнозирования.