Основные законы экологии. Реферат по экологии. Общесистемные законы, правила и принципы
 Скачать 402 Kb.
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Общесистемные законы, правила и принципы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Единство живой материи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Второе начало термодинамики в экологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Синергетика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Иерархия систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Отношения система – среда . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Законы биоэкологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Система организм – среда. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Адаптация организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Популяционные законы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Пространственная структура популяций. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Функционирование биоценозов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6. Видовой состав биоценозов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7. Функционирование экосистем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8. Динамика экосистем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9. Общие закономерности организации и эволюции биосферы . . . . . . . . . . . . 3. Законы системы человек – общество – природа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. История взаимоотношений в системе человек – общество – природа. . . . . . 3.2. Законы социальной экологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Природопользование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Законы прикладной экологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5. Принципы охраны среды жизни. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6. Принципы устойчивого развития системы человек – общество – природа. 3.7. Законы ноосферы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8. Федеральный закон “Об охране окружающей среды” . . . . . . . . . . . . . . . . . . ВВЕДЕНИЕ Закон – необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе. Он выражает общие отношения, связи, присущие всем явлениям данного рода, класса. Существует три основные группы законов: специфические, или частные (например, закон сложения скоростей в механике); общие для больших групп явлений (например, закон сохранения и превращения энергии, закон естественного отбора); всеобщие, или универсальные (законы диалектики в философии). Между общими и частными законами существует взаимосвязь: общие законы действуют через частные, а последние представляют собой проявление общих. Законы носят объективный характер, существуют независимо от сознания людей. Познание законов составляет задачу любой науки, выступает основой преобразования людьми природы и общества. В экологии известно более 250 закономерностей – законов, аксиом, принципов, правил. Наурушение этих закономерностей может привести к тяжелейшим последствиям. Достаточно вспомнить критические экологические ситуации в Приаралье, промышленных районах Урала, Сибири и европейской части РФ. Причина их возникновения – безграмотнейшее обращение с природой с нарушением всех ее законов с целью получения сиюминутной выгоды, не заботясь об экологических последствиях. Научная классификация законов экологии, как и законов любой другой науки, выражает систему законов, присущих отраженной в ней области действительности. В экологии выделяют три основные категории (группы) законов: – общие (общесистемные) законы, – законы биоэкологии, – законы системы человек – общество – природа. Общесистемные законы – законы, характерные для большинства живых и неживых систем, начиная с микросистем и заканчивая Вселенной. Они охватывают общие законы развития материального мира, иерархии систем и их взаимоотношения с внешней средой. Законы биоэкологии – законы (закономерности) системы организм – среда, законы распределения и функционирования популяций, сообществ и биоценозов, экосистемные законы и законы эволюции биосферы. Они характеризуют закономерности классической экологии как науки об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Законы системы человек – общество – природа – законы (закономерности) взаимодействия общества и окружающей среды. Они являются научной основой при разработке механизмов и решении практических экологических проблем охраны окружающей среды, включая различные философские, социальные, экономические, географические, природоресурсные и другие аспекты. Современная экология – это биосферная наука, в ее основе лежит представление о биосферных функциях живого вещества и человечества, которые определяют само существование биосферы, форму и направление ее развития. Именно поэтому одной из главных задач современной экологии является изучение законов воздействия человеческой деятельности на развитие природных объектов и законов обратного воздействия измененной человеком среды на биоценозы, хозяйственную деятельность и здоровье человека. Выявление закономерностей функционирования экосистем и их реакции на воздействие человека позволит разработать практические рекомендации по взаимодействию человека и природы. Другие науки не просто делятся с экологией своими достижениями, а помогают решать встающие перед ней фундаментальные и прикладные проблемы с целью выработки путей их наиболее целесообразного решения и принятия правильной стратегии действий общества на будущее. 1. ОБЩЕСИСТЕМНЫЕ ЗАКОНЫ, ПРАВИЛА И ПРИНЦИПЫ Единство живой материи Закон физико-химического единства Все живое вещество Земли физико-химически едино. Из этого закона, установленного академиком В. И. Вернадским, вытекает важнейшее для экологииследствие: вредное для одной части живого вещества не может бытьбезразлично для другой его части, или: вредное для одних видов существ вредно и для других. Следовательно, любые антропогенные загрязнители (физические, химические, биологические), смертельные для одних организмов, немогут не оказывать вредного влияния на другие организмы, например, машинные выхлопы или химические средства борьбы с насекомыми – пестициды. Вся разница состоит лишь в степени устойчивости того или иного организма к воздействующему антропогенному агенту. Скорость отбора особей и популяций по выносливости к вредному агенту прямо пропорциональна скорости размножения организмов, быстроте чередования поколений. Исходя из этого, при растущем воздействии антропогенных загрязнителей, у устойчивого к ним организма с относительно медленной сменой поколений и у менее устойчивого, но быстро размножающегося вида способности противостоять агенту достаточно быстро уравниваются. В. И. Вернадский сделал оценки количества живого вещества в биосфере в разные геологические периоды, на основании которых сформулировал закон константности: количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Согласно закону константности любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемо влечет засобой такую же по размеру его перемену в каком-либо другом регионе, но с обратным знаком. Полярные изменения могут быть использованы в процессах управления природой, но следует учитывать, что не всегда происходит равнозначная замена. Обычно высокоразвитые виды и экосистемы вытесняются другими, стоящими на относительно эволюционно (для экосистем – сукцессионно) более низком уровне (и крупные организмы более мелкими), а полезные для человека формы – менее полезными, нейтральными или даже вредными. В настоящее время человек нарушил свое равновесие с биосферой. Пока люди и крупные животные в своем потреблении продуктов биосферы не превышали 1 % их общего количества, биосфера находилась в динамическом равновесии с другими земными оболочками. Современный человек потребляет на свои нужды уже более 7 % продуктов биосферы и существенно нарушает ее естественный баланс. К примеру, уже изменилось соотношение запасов углерода в атмосфере и на суше, разность между синтезом и разложением органических веществ стала в сотни раз больше, чем было первоначально. Биосфера уже не справляется со своей функцией стабилизации, и скоро эту функцию человечеству придется взять на себя. Закон единого для всего живого на Земле генетического кода – это свойственная живым организмам единая система «записи» наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот (ДНК) в виде последовательности нуклеотидов. Единый алфавит генетического кода для всех растений и животных – это, вероятно, следствие некоторого процесса естественного отбора, сохранившего на Земле наиболее устойчивую, наиболее приспособленную к земным условиям форму передачи наследственной информации – наследственной памяти, которая кодируется нуклеиновыми кислотами. Перед наукой открылась возможность не только изучать наследственный материал, но и влиять на саму наследственность: «оперировать» ДНК, сращивать участки генов далеких друг от друга животныхи растений, иначе говоря, творить неизвестных природе химер—хорошо это или плохо ответит будущее. Закон направленности эволюции: общий ход эволюции всегда направлен на приспособление к исторически (геохронологически) меняющимся условиям существования и ограничен ими. Закон объясняет, почему наблюдается закономерное изменение формы живого, при которой направленность доминирует над случайностью, хотя изменчивость в ряде случаев случайна. Закон (правило) необратимости эволюции (Л. Долло): организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков. Данный закон распространяется и на иерархию экосистем, которые также в эволюционном ряду не могут повторяться хотя бы в силу того, что эволюционно неповторимы организмы, их составляющие. Закон необходимого разнообразия: любая система не может сформироваться из абсолютно одинаковых элементов. Закон неограниченности прогресса: развитие от простого к сложному неограниченно. В пределах биологической формы движения материи этот закон может быть сформулирован как вечное, непрерывное и абсолютно необходимое стремление живого к относительной независимости от условий среды существования. Это не значит, что какие-то организмы, в том числе человек, могут полностью освободиться от воздействия среды жизни. Каждая новая, более эволюционно-исторически высокая форма движения материи лишь затушевывает действие законов более низких форм движения материи, но не отменяет их. Закон неограниченности прогресса предполагает, что всегда можно найти новые пути развития, если не допускать крупных катастроф. Второе начало термодинамики в экологии Второе начало (закон, принцип) термодинамики имеет несколько формулировок, из которых для экологии наиболее важное значение имеют: • энергетические процессы могут идти самопроизвольно только при условии перехода энергии из концентрированной формы в рассеянную; • потери энергии в виде недоступного для использования тепла всегда приводят к невозможности стопроцентного перехода одного вида энергии в другую; • закон возрастания энтропии : в замкнутой системе энтропия либо остается неизменной (в случае обратимых процессов), либо возрастает (при неравновесных процессах), что следует рассматривать как проявление все увеличивающегося хаоса, т. е. процессы в такой системе идут только в одном направлении: от упорядоченной структуры к хаосу (беспорядку), от неравномерного к равномерному распределению энергии. Природные системы не относятся к абсолютно замкнутым. Процессы в них относительно обратимы, поэтому их энтропия условно бесконечно долго остается равной нулю. На достижение этого состояния направлена самоорганизация и саморегуляция природных систем, в том числе иерархия экосистем, в которых подсистемы контролируются надсистемами и, наоборот, надсистемы – входящими в нее системами. Например, в биотических сообществах контроль за числом и качеством особей идет, начиная с молекулярного уровня (генетический), в ходе естественного отбора, во внутривидовых и межвидовых отношениях, в пределах сообщества, биогеоценоза, экосистем более высокого иерархического уровня вплоть до биосферы, всей планеты, Солнечной системы, Галактики. От способности системы противостоять разрушительной силе внешней по отношению к себе надсистемы и в более коротком интервале времени воздействию сил развития каждой из подсистем зависит ее устойчивость. Чем больше отклонение в подсистемах и надсистемах от значения энтропии, близкого к нулю, тем это разрушительнее для рассматриваемой системы или тем активнее она воздействует на свою среду. Постепенно сопротивление собственной деструкции (разрушению нормальной структуры) ведет ко все большему разрушению среды, а следовательно, и еще более широкомасштабным процессам деградации. Именно в этом лежит глубокая первопричина экологических кризисов и необходимости всемирной охраны природы как среды, окружающей человечество и человека, а также контроля за развитием самой антропосистемы (техносферы). Для живого объекта рост энтропии, т. е. деградация (хаос), приводит к его деструкции (нарушению, разрушению) и, в конечном счете,– к смерти. Другими словами, если жизнь рассматривать как форму преобразования энергии, то это одновременно (в соответствии со вторым началом термодинамики) обусловливает и деградацию жизни. Однако в биосфере деградация энергии происходит в условиях особой антиэнтропийной (негэнтропийной) деятельности живого вещества. Распространение живого вещества выступает в качестве способа преодоления жизнью хаоса. С термодинамической точки зрения старение и смерть организма – выражение энтропии, а рождение новых организмов – ее преодоление. Из термодинамической концепции биосферы вытекает понимание адаптации как естественного (природного) антиэнтропийного состояния живой системы. Именно способность живого создавать порядок из хаоса, преобразовывать энтропию в антиэнтропию (негэнтропию) отличает живое от неживого. По определению канадского биолога Г. Селье (1907 – 1982): «Жизнь – это процесс непрерывной адаптации организмов к постоянно меняющимся условиям внешней и внутренней среды». Адаптация заключается в поддержании структуры и функций всех ключевых систем организма при воздействии на него различных по природе факторов среды. Адаптация является основой устойчивости и продуктивности всех организмов. Всеобщий закон биологии – принцип устойчивого термодинамического равновесия (асимметрия) живых систем – определяет специфику биологической формы движения материи. Асимметричные системы (живые тела), как и симметричные системы (кристаллы), характеризуются равновесием и упорядоченностью, но с тем только различием, что в этих системах имеем дело с динамической системой. Таким образом, устойчивое термодинамическое равновесие (или асимметрия) асимметричных систем достигается высокой упорядоченностью и структурностью на всех его уровнях. Следует только отметить, что структурность носит динамический характер. В открытых системах энтропия не возрастает – она в открытых системах падает до тех пор, пока не достигается постоянная минимальная величина, всегда большая нуля. При этом в системе вещество распределяется неравномерно и организуется таким образом, что местами энтропия возрастает, а в других местах резко снижается. В целом же, используя поток энергии, система не теряет упорядоченности. Деятельность же живых систем всегда негэнтропийна, пока сохраняется их свойство системности: таково индивидуальное развитие организмов, средообразующая их роль в биосфере и другие процессы в открытых системах. Все системы, с которыми приходится иметь дело экологии, негэнтропийны, упорядочены таким образом, что, «откачивают из сообщества неупорядоченность». Это происходит, поскольку действует принцип Ле Шателье – Брауна: если на систему, находящуюся в термодинамическом равновесии, воздействовать извне, изменяя какой-либо из параметров, определяющих положение равновесия, то в системе усилится то из направлений процесса, которое ослабляет влияние произведенного воздействия. Положение равновесия также сместится в направлении ослабления эффекта внешнего воздействия. Отсюда следует фундаментальный вывод, что компенсация нарушений в окружающей среде может производиться только невозмущенной или слабо возмущенной биотой. Ценность принципа Ле Шателье заключается в том, что он не требует знаний о структуре и динамике системы, а действует по отношению к любым переменным характеристикам системы. В теории управления аналогичное явление носит название отрицательных обратных связей. |