Важнейшие экологические законы. Важнейшие экологические законы, правила, принципы Аксиома адаптированности
 Скачать 30.47 Kb.
|
|
Важнейшие экологические законы, правила, принципы Аксиома адаптированности (Ч. Дарвин) – каждый вид адаптирован к строго определенной, специфичной для него совокупности условий существования. Аксиома об иерархической структуре биосферы (В.Б. Сочава, 1957 г.) – биосфера представляет собой систему, организованную в виде множества подсистем различного уровня. Закон биогенной миграции атомов (В.И. Вернадский, 1942 г.) – миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или же протекает в среде, геохимические особенности которой (кислород, углекислый газ, водород и т. д.) обусловлены живым веществом (тем, которое населяет биосферу в настоящее время, и тем, которое существовало на Земле в течение всей геологической истории). закон биогенетический (Э. Геккель, Ф. Мюллер) – онтогенез (индивидуальное развитие) организма есть краткое повторение филогенеза (предковых форм) данного вида, т. е. индивид в своем развитии повторяет сокращенно историческое развитие своего вида. закон биоклиматический (А. Хопкинс, 1918 г.) – По мере продвижения на север, восток и вверх в горы время наступления периодических явлений в жизнедеятельности организмов запаздывает на четыре дня на каждые 1 градус широты, 5 градусов долготы и примерно 100 м высоты. закон больших чисел – совокупное действие большого числа случайных факторов приводит при некоторых общих условиях к результату, почти не зависящему от случая. закон бумеранга – все, что извлечено из биосферы человеческим трудом, должно быть возвращено ей. закон внутреннего динамического равновесия – любая природная система обладает внутренней энергией, веществом, информацией и динамическими качествами, связанными настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает в другом или том же, но в другое время, изменения, сохраняющие всю сумму перечисленных показателей. закон давления жизни (ограниченного роста) (Ч. Дарвин) – имеются ограничения, препятствующие тому, чтобы потомство одной пары особей, размножаясь в геометрической прогрессии, заполнило всю Землю. Закон единства «организм – среда» – жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов. Закон исторического саморазвития БИОСИСТЕМ (Э. Бауэр) – развитие биологических систем есть результат увеличения их внешней работы, т.е. воздействия этих систем на окружающую среду. закон константности количества живого вещества биосферы (В.И. Вернадский, 1919 г.) – количество живого вещества (биомассы всех организмов) биосферы для данной геологической эпохи постоянно. Закон корреляции (Ж. Кювье, 1793 г.) – в организме, как целостной системе, все его части соответствуют друг другу как по строению, так и по выполняемым функциям. Закон максимизации энергии (Ю. и Э. Одумы, 1978 г.) – в соперничестве с другими системами выживает (сохраняется) та из них, в которой наилучшим образом обеспечивается поступление энергии и максимальное ее количество используется наиболее эффективным способом. закон максимума биогенной энергии (энтропии) (В.И. Вернадский, Э.С. Бауэр) – любая биологическая или биокосная система, находясь в динамическом равновесии с окружающей средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду, если этому не препятствуют внешние факторы. закон минимума (Закон ограничивающего фактора) (Ю. Либих) – биотический потенциал (жизнеспособность, продуктивность организма, популяции, вида) лимитируется тем из факторов среды, который находится в минимуме, даже если все остальные условия благоприятны. Или: наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений; от него зависит в данный момент выживание особей; веществом, присутствующим в минимуме, управляется рост. Или: Относительное действие отдельного экологического фактора тем сильнее, чем в большей степени по сравнению с другими ощущается его нехватка. Закон незаменимости биосферы – биосферу нельзя заменить искусственной средой, это единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на создании новых искусственных видов жизни, систем, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества. Закон необратимости взаимодействия в системе «человек – биосфера» (П. Дансеро, 1957 г.) – Часть возобновимых природных ресурсов (животных, растительных и т. д.) может стать невозобновляемой, если деятельность человека сделает невозможным их жизнедеятельность и воспроизводство. закон необратимости эволюции (Л. Долло) – эволюция необратима; организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков, даже вернувшись в среду их обитания. Закон необходимого разнообразия – система не может состоять из абсолютно идентичных элементов, но может иметь иерархическую организацию и интегративные уровни. закон неравномерности развития частей системы – система одного уровня развивается не строго синхронно: в то время как один достигает более высокой стадии развития, другие остаются в менее развитом состоянии. Закон обратной связи взаимодействия в системе «человек – биосфера» (П. Дансеро, 1957 г.) – биосфера после прекращения воздействия на ее компоненты антропогенных факторов стремится восстановить свое состояние, то есть сохранить свое экологическое равновесие и устойчивость. Любое изменение в природной среде, вызванное хозяйственной деятельностью человека, бумерангом возвращается к человеку и имеет нежелательные последствия, влияющие на экономику, социальную жизнь и здоровье людей. закон ограниченности природных ресурсов – все природные ресурсы и условия Земли конечны, даже так называемые неисчерпаемы ресурсы. Например, солнечная энергия не может быть использована биосферой в неограниченных количествах без катастрофических для нее последствий. На примере одного поколения людей стало ясно, что чистая вода – исчерпаемый ресурс. Закон однонаправленности потока энергии – энергия, получаемая сообществом (экосистемой) и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам, а затем редуцентам с падением потока на каждом трофическом уровне. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (менее 0,25 %), говорить о «круговороте энергии» нельзя; существует лишь круговорот веществ, поддерживаемый потоком энергии. закон оптимальности – любая система с наибольшей эффективностью функционирует в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах. Или: никакая система не может сужаться и расширяться до бесконечности, т. е. размер любой системы должен соответствовать ее функциям. Например, млекопитающее не может быть мельче или крупнее тех размеров, при которых оно способно рождать живых детенышей и вскармливать их молоком. Никакой целостный организм не может превысить критические размеры, обеспечивающие поддержание его энергетики. Закон оптимума – любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы («слишком хорошо – тоже нехорошо»). См. закон экологического оптимума. закон пирамиды энергий Р. Линдемана – см. правило десяти процентов. Закон развития системы за счет окружающей ее среды – любая система может развиваться только за счет материально-энергетических и информационных возможностей окружающей её среды; абсолютно изолированное саморазвитие невозможно. Первое следствие из этого закона: абсолютно безотходное производство невозможно, оно равнозначно созданию «вечного двигателя». Второе следствие: любая более организованная биотическая система (например, биологический вид), используя и видоизменяя среду жизни, представляет собой потенциальную угрозу для более низкоорганизованных систем (в земной биосфере невозможно повторное зарождение жизни, т.к. она будет уничтожена существующими организмами). Третье следствие: биосфера Земли, как система, развивается не только за счет ресурсов планеты, но опосредованно за счет и под управлением космических систем (прежде всего Солнечной). Закон совокупности (совместного) действия природных факторов (Э. Митчерлих, А. Тинеман, Б. Бауле, 1911 г.) – величина урожая (благополучие вида, популяции, организма) зависит не от отдельного, пусть даже лимитирующего, фактора, но от всей совокупности экологических факторов одновременно. закон сохранения жизни – жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потока веществ, энергии, информации. закон сукцессионного замедления – процессы, идущие в зрелых равновесных системах, находящихся в устойчивом состоянии, как правило, проявляют тенденцию к снижению темпов. Закон толерантности (В. Шелфорд, 1913 г.) (от лат. tolerantia – терпение) – фактором, лимитирующим (ограничивающим) процветание организма (вида), может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному экологическому фактору. «Плохо как недокормить, так и перекормить». закон убывающего естественного плодородия – каждое последующее прибавление для организма фактора дает меньший эффект, чем результат, полученный от предшествующей дозы того же фактора. Или: в связи с постоянным изъятием урожая (а потому химических веществ из почвы), нарушением естественных процессов почвообразования, а также из-за постепенного самоотравления почв при возделывании монокультур, происходит снижение естественного плодородия. Закон усложнения организации организмов (К.Ф. Рулье, 1837 г.) – историческое развитие живых организмов (а также всех иных природных систем) приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации (разделения) функций и органов (подсистем), выполняющих эти функции. Закон физико-химического единства живого вещества (общебиосферный закон) – живое вещество физико-химически едино; при всей разнокачественности живых организмов они физико-химически сходны: что вредно для одних, то не безразлично и для других (например, загрязняющие вещества опасны как животным, так и людям). закон хиральной чистоты живого (от греч. heir – рука) – живое вещество состоит только из хирально чистых структур. Молекулы сахаров, входящих в состав биополимеров (например, ДНК, РНК), содержащихся в живых организмах, представляют собой так называемые D-изомеры (правовращающие стереоизомеры, которые поляризуют проходящий свет вправо). Структурные формулы D- и L-изомеров отличаются как правая и левая рука. В неживых системах число право- и левовращающих изомеров примерно одинаково. Л. Пастер еще в середине XIX в. открыл оптическую изомерию и обнаружил, что плесневые грибы избирательно поглощают один из стереоизомеров. Этот закон важно учитывать при изготовлении лекарственных средств, пищевых добавок. закон шагреневой кожи (Н.Ф. Реймерс) – глобальный исходный природно-ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается. Закон экологического оптимума (В. Шелфорд) – каждый экологический фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организм. Недостаточное или избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизни организмов. Границы благоприятного воздействия фактора – зона оптимума экологического фактора. закон экологической корреляции – в экосистеме все входящие в нее живые и неживые экологические компоненты соответствуют друг другу, поэтому выпадение одной части системы, на-пример, уничтожение вида, неминуемо ведет к изменению всей системы в рамках закона внутреннего динамического равновесия. Закон эмерджентности – целое всегда имеет особые свойства, отсутствующие у его частей. Закономерность снижения природоемкости готовой продукции – удельное содержание природного вещества в усредненной единице общественного продукта неуклонно снижается. Это не означает, что в процесс производства вовлекается меньше природного вещества, наоборот, его количество увеличивается, но при этом выбрасывается около 95 % потребляемого в производстве природного вещества. снижение природоемкости конечной продукции объясняется миниатюризацией изделий, заменой естественных материалов синтетическими, сменой вещественных отношений информационными (например, безбумажные книги на электронных носителях). Закономерность увеличения оборота вовлекаемых природных ресурсов – быстрота оборачиваемости вовлеченных первичных и вторичных природных ресурсов непрерывно возрастает и при этом требуется все больше энергии. «ЗАКОНЫ КОММОНЕРА» (Б. Коммонер, 1970 г.) – экологические афоризмы о принципах рационального природопользования: «Всё связано со всем»; «За всё надо платить»; «Всё надо куда-то девать»; «Природа знает лучше». Благодаря лаконичности и удачности формулировок эти афоризмы приобрели большую популярность среди экологов и представителей других специальностей, в той или иной мере касающихся экологии. Согласно законам Коммонера, глобальная экосистема представляет собой единое целое, в ее рамках ничто не может быть выиграно или потеряно, она не может явиться объектом всеобщего улучшения; все, что извлечено из нее человеком, должно быть возмещено. Законы системы «хищник – жертва» (В. Вольтерра, 1905) – 1. Закон периодического цикла. Процесс уничтожения жертвы хищником нередко приводит к периодическим колебаниям численности популяций обоих видов, зависящим только от скорости роста популяций хищника и жертвы и от исходного соотношения их численностей. 2. Закон сохранения средних величин. Средняя численность популяции каждого вида постоянна, независимо от начального уровня, при условии, что специфические скорости увеличения численности популяций, а также эффективность хищничества постоянны. 3. Закон нарушения средних величин. При аналогичном нарушении популяций хищника и жертвы средняя численность популяции жертвы растет, а популяции хищника – падает. периодический закон географической зональности (А.А. Григорьев, М.М. Будыко) – со сменой физико-географических поясов Земли аналогичные ландшафтные зоны и некоторые общие свойства периодически повторяются, т. е. в каждом поясе (субарктическом, умеренном, субтропическом, тропическом, экваториальном) происходит смена зон по схеме: леса – степи – пустыни. Правило Д. Аллена (Дж. Ален, 1877 г.) – выступающие части тела теплокровных животных в холодном климате короче, чем в теплом, поэтому в целом они отдают в окружающую среду меньше тепла. правило К. Бергмана (К. Бергман, 1847 г.) – у теплокровных животных, подверженных географической изменчивости, размеры тела особей статистически (в среднем) больше у популяций, обитающих в более холодных частях ареала. (Подтверждается в 50 % случаев у млекопитающих и в 75–90 % случаев у птиц.) правило биологического усиления – при переходе на более высокий уровень экологической пирамиды накопление ряда веществ, в том числе токсичных и радиоактивных, увеличивается примерно в такой же пропорции. Правило Викариата (от лат. vicarious – замещающий) (Д. Джордан, 1887) – ареалы близкородственных форм животных (ви-дов или подвидов) обычно занимают смежные территории и существенно не перекрываются; родственные формы, как правило, викарируют, т. е. географически замещают друг друга. Правило взаимоприспособленности организмов в биоценозе (К. Мёбиус, 1864) – виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное системное целое. Правило внутренней непротиворечивости – в естественных экосистемах деятельность входящих в них видов направлена на поддержание этих экосистем как среды собственного обитания. Правило географического оптимума – в центре ареала вида наблюдаются оптимальные условия для его существования, которые ухудшаются к периферии. Правило Глогера (К. Глогер, 1833 г.) – виды животных, обитающих в холодных и влажных зонах, имеют более интенсивную пигментацию тела (чаще черную или темно-коричневую), чем обитатели теплых и сухих областей. Это позволяет им аккумулировать достаточное количество тепла. Правило демографического насыщения – в глобальной совокупности количество народонаселения всегда соответствует максимальной возможности поддержания его жизнедеятельности, включая все аспекты сложившихся потребностей человека. Правило десяти процентов (правило пирамиды энергий Р. Линдемана) (Р. Линдеман, 1942 г.) – с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой, более высокий ее уровень, по «лестнице» продуцент – консументы передается в среднем 10 % поступившей на предыдущий уровень энергии. Это, как правило, не ведет к неблагоприятным для экосистемы последствиям. Правило замещения экологических условий (В.В. Алёхин, 1931 г.) – любое условие среды в некоторой степени может замещаться другим; следовательно, внутренние причины экологических явлений при аналогичном внешнем эффекте могут быть различными. Правило интегрального ресурса (от лат. integer – цельный, единый) – отрасли хозяйства, конкурирующие в сфере использования определенных природных систем, неминуемо наносят ущерб друг другу. правило константности числа видов в биосфере – в сформировавшейся биосфере число появляющихся видов в среднем равно числу вымерших, общее видовое разнообразие в биосфере есть константа. Правило максимума энергии поддержания зрелой системы – сукцессия идет в направлении фундаментального сдвига потока энергии в стороны увеличения ее количества, направленного на поддержание системы. Правило множественности экосистем – множественность конкурентно-взаимодействующих экосистем обязательна для поддержан6ия надежности биосферы. Правило обязательного заполнения экологической ниши – пустующая экологическая ниша со временем обязательно заполнится. Правило одного процента – для биосферы в целом доля возможного потребления чистой первичной продукции (на уровне консументов высшего порядка) не превышает 1 %. правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма – вид может существовать до тех пор, пока окружающая его среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям (богатству генофонда). правило сохранения упорядоченности (И. Пригожин) – в открытых системах энтропия не возрастает, а уменьшается до тех пор, пока не достигается минимальная постоянная величина, всегда большая нуля. Правило социально-экологического замещения – удовлетворение некоторых потребностей человека в определенных жизненных условиях может быть до определенной степени скомпенсировано более полным удовлетворением других, функционально близких потребностей. правило А. Уоллеса – по мере продвижения с севера на юг видовое разнообразие увеличивается, т. к. северные биоценозы исторически моложе и испытывают недостаток солнечной энергии. правило ускорения эволюции – с ростом сложности организации биосистем продолжительность существования вида в среднем сокращается, а темпы эволюции возрастают. Средняя продолжительность существования вида птиц – 2000000 лет, вида млекопитающих – 800000 лет. Число вымерших видов птиц и млекопитающих велико в сравнении с общим их количеством. правило шварца экологическое (С.С. Шварц) – каждое изменение условий существования прямо или косвенно вызывает соответствующие перемены в способах реализации энергетического баланса организма. правило экологического дублирования – исчезнувший или уничтоженный вид в рамках одного уровня экологической пирамиды заменяет другой, аналогичный. В этой схеме мелкий вид заменяет крупного, ниже организованный более высоко организованного, более генетически лабильный – менее генетически изменчивого. Особи измельчаются, но общая биомасса увеличивается. правило экотона (краевого эффекта) – на стыках биоценозов увеличивается число видов и особей в них, т. к. возрастает число экологических ниш из-за возникновения на стыках новых системных свойств. Принцип агрегации особей Олли (от лат. aggregates – присоединенный) (К. Олли, 1937) – агрегация (скопление) особей, как правило, усиливает конкуренцию между ними за жизненные ресурсы, но приводит к повышению жизнеспособности группы в целом. Для каждого вида животных существует оптимальный размер группы и оптимальная плотность популяции. принцип «благоговения к жизни» А. Швейцера – признание ценности любых проявлений жизни и в то же время вынужденности существования высших ее форм за счет низших. Нацеливает на бережное отношение к различным проявлениям живого. принцип генетической преадаптации – способность к приспособлению у организмов заложена изначально и обусловлена практической неисчерпаемостью генетического кода. В генетическом многообразии всегда находятся необходимые для адаптации варианты. принцип дивергенции (Ч. Дарвин) – филогенез любой группы сопровождается разделением ее на ряд филогенетических стволов, которые расходятся в разных направлениях от среднего исходного состояния. принцип конкурентного исключения, или правило (теорема) Гаузе (Г.Ф. Гаузе, 1934 г.) – два вида живых существ не могут обитать в одном и том же месте, если их экологические потребности идентичны, т. е. если они занимают одну и ту же экологическую нишу. Или: при полном перекрывании экологических ниш один вид быстро вытесняет другой. принцип ле шателье – Брауна (принцип противодействия) – при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется. Человек нарушает в пределах биосферы этот принцип. К примеру, изменяет газовый состав атмосферы. принцип минимального размера популяций – существует минимальный размер популяции, ниже которого ее численность не может опускаться. принцип неполноты информации (Н.Ф. Реймерс) – информация при проведении мероприятий, связанных с изменением природы всегда недостаточна для априорного суждения о всех возможных результатах таких действий, особенно в далекой перспективе, когда разовьются все природные цепные реакции. принцип «нулевого» максимума – экосистема в своем сукцессионном развитии стремится к образованию наибольшей биомассы и наименьшейбиологической продуктивности. Климаксовые экосистемы, как правило, обладают максимальной биомассой и минимальной продуктивностью. Принцип преломления действующего фактора в иерархии систем – фактор, действующий на систему, преломляется через все ее подсистемы; в силу наличия в системе «фильтров» данный фактор либо ослабляется, либо усиливается. Принцип Реди – живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие. принцип стабильности экосистем – видовое разнообразие экосистемы обеспечивает её устойчивость; сильные колебания численности характерны для простых экосистем и редки в многокомпонентных экосистемах. принцип сукцессионного замещения – сообщества организмов формируют ряд закономерно сменяющих друг друга экосистем, ведущий к наиболее устойчивой в данных условиях климаксовой природной системе. принцип формирования экосистемы – длительное существование организмов возможно лишь в рамках экологических систем, где их компоненты дополняют друг друга и взаимно приспособлены. * Для многих экологических правил и законов однозначных общепринятых формулировок нет. Многие наблюдаемые при изучении того или иного явления закономерности, высказанные в виде обобщенных постулатов, позже многократно интерпретировались и излагались разными авторами, которые обобщали их или конкретизировали применительно к своим объектам – каждый по-своему. Бывает, что сам «статус» явления – «закон» или «правило» – не является однозначным и различается в научной и учебной литературе. Не отрицая желательности знания точных формулировок, отметим, что гораздо более важным является понимание сути этих правил. |