Законы экологии

Энергия, которую получает экосистема и которая усваивается продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго, третьего и других порядков, а потом редуцентам, что сопровождается потерей определенного количества энергии на каждом трофическом уровне в результате процессов, которые сопровождают дыхание. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) попадает очень мало начальной энергии (не большее 0,25%), термин «кругооборот энергии» есть довольно условным

Закон оптимальности:

Никакая система не может суживаться или  расширяться к бесконечности. Никакой  целостный организм не может превысить  определенные критические размеры, которые обеспечивают поддержку  его энергетики. Эти размеры зависят  от условий питания и факторов существования.

В природопользовании закон оптимальности помогает найти  оптимальные с точки зрения производительности размеры для участков полей, выращиваемых животных, растений. Игнорирование  закона — создание огромных площадей монокультур, выравнивание ландшафта массовыми застройками и т.п. — привело к неприродной однообразности на больших территориях и вызвало нарушение в функционировании экосистем, экологические кризы.

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.

Закон экологической корреляции:

В экосистеме, как и в любой другой системе, все виды живого вещества и абиотические экологические компоненты функционально отвечают один другому. Выпадание одной части системы (вида) неминуемо приводит к выключению связанных с нею других частей экосистемы и функциональных изменений.

Следует вспомнить также важные экологические  законы, сформулированные в работах  известного американского эколога  Д. Чираса в 1991—1993 гг. Он подчеркивает, что Природа существует вечно (с  точки зрения человека) и сопротивляется деградации благодаря действию четырех экологических законов:

1) рецикличности  или повторного многоразового  использования важнейших веществ; 

2) постоянного  восстановления ресурсов;

3) консервативного  потребления (если живые существа  потребляют лишь то (и в таком  количестве), что им необходимо, не больше и не меньше);

4) популяционного  контроля (природа не допускает  «взрывного» роста популяций,  регулируя количественный состав  того ли другого вида путем  создания соответствующих условий  для его существования и размножения). Важнейшей задачей экологии Д. Чирас считает изучение структуры и функций экосистем, их уравновешенности, или неуравновешенности, то есть причин стабильности и разбалансирования экосистем.

Таким образом, круг задач современной  экологии очень широкий и охватывает практически все вопросы, которые затрагивают взаимоотношения человеческого общества и естественной среды, а также проблемы гармонизации этих отношений. Из сугубо биологической науки, которой была экология всего каких-то 30 - 40 лет тому, сегодня она стала многогранной комплексной наукой, главной целью которой есть разработка научных основ спасения человечества и среды его существование — биосферы планеты, рационального природопользования и охраны природы. Ныне экологическим воспитанием охватываются все слои населения на планете. Познание законов гармонизации, красоты и рациональность природы поможет человечеству найти верные пути выхода из экологического кризиса. Изменяя и в дальнейшем естественные условия (общество не может жить иначе), люди будут вынуждены делать это обдуманно, взвешенно, предусматривая далекую перспективу и опираясь на знание основных экологических законов.

1.1 Законы экологии  Коммонера.

1-й закон. 

Все связано  со всем. Этот закон охватывает живую  динамику сложных и разветвленных  экологических цепей. Он повторяет диалектический материализм, утверждающий всеобщую связь вещей и явлений. На более конкретном уровне он является обобщением кибернетического характера.

2-й закон. 

Все должно куда-то деваться. Это неформальная перефразировка основного физического закона — фундаментального закона сохранения. Он ставит одну из труднейших проблем экологии — проблему ассимиляции биосферных отходов человеческой цивилизации. Ассимиляция (от лат. assimilatio — усвоение, слияние), с биологической точки зрения, — это усвоение питательных веществ живыми клетками.

3-закон. 

Природа знает лучше. Это положение распадается  на два относительно независимых  тезиса:

а) назад к природе (отражает возросшее в последние годы желание иметь дачи, огороды);

б) призыв к осторожности в общении с природными экосистемами. Здесь используется кибернетический принцип — устойчивость некоторой системы находится в прямой зависимости от образующих ее элементов и подсистем.

4-закон. 

Ничто не дается даром. Объединяет в себе три предыдущих закона.

Глобальная  экосистема — это единое целое, в  рамках которого ничто не может быть выиграно или потеряно и которая  не может являться объектом всеобщего  улучшения. Все, что было извлечено  из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать. Он может быть только отсрочен.

Первый  и четвертый законы экологии Коммонера  прослеживают внутреннюю связанность  и системную целостность человеческого  мира. Четвертый закон — это  неформальное повторение второго начала термодинамики.

  Практика и теория современных экологических законов заставляет дополнить систему из четырех законов Коммонера еще двумя законами:

5-закон.

 Каждый  шаг должен быть под контролем.

6-закон.

 Все  надо предвидеть заранее.

Эти законы затрагивают две важнейшие проблемы:

-рациональное природопользование;

- экологический прогноз. 

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.