Лекция 1 История науки. Предмет экологии. Направления экологии. Подходы и методы экологии

полезные для человека формы менее полезными, нейтральными или даже вредными.
Следствием из 3. к. является правило обязательного заполнения экологических ниш.
ЗАКОН МАКСИМИЗАЦИИ ЭНЕРГИИ (Г. и Э. Одумов) — в соперничестве с другими системами выживает та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом. С этой целью система: 1) создает накопители (хранилища) высококачественной энергии; 2) затрачивает определенное количество накопленной энергии па обеспечение поступления новой энергии: 3) обеспечивает кругооборот различных веществ; 4) создает механизмы регулирования, поддерживающие устойчивость системы и ее способность приспособления к изменяющимся
УСЛОВИЯМ
;
5) налаживает с другими системами обмен, необходимый для обеспечения потребности в энергии специальных видов. Следует заметить, что 3. м. э. справедлив и в отношении информации, поэтому его можно рассматривать как 3. м. э. информации: наилучшими шансами на самосохранение обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации. Максимальное поступление вещества как такового не гарантирует успеха системе в конкурентной группе др. аналогичных, систем.
ЗАКОН МАКСИМУМА БИОГЕННОЙ ЭНЕРГИИ ( В . И. Вернадского — Э. С.
Бауэра) — любая биологическая и «биокосная» система (система с участием живого), находясь в состоянии «устойчивой неравновесности», т. е. динамического подвижного равновесия с окружающей ее средой, и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду. З.м.б.э. сформулирован на основе биогеохимических принципов В.И. Вернадского:
1. Геохимическая биогенная энергия стремится в биосфере к максимальному проявлению (первый биогеохимическии принцип).
2. При эволюции видов выживают те организмы, которые своей жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию ( в т о р о й биогеохимический п р и н ц и п ) .
ЗАКОН МИНИМУМА (Ю.Либиха) - выносливость организма определяется самым слабым звеном и цепи его экологических потребностей, т. е. жизненные возможности лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму; дальнейшее их снижение ведет к гибели организма или деструкции экосистемы. Дополнительное правило взаимодействия факторов: организм в определенной мере способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор иным функционально близким веществом или фактором (напр., одно вещество другим, функционально и химически близким).
ЗАКОН НЕОБХОДИМОГО РАЗНООБРАЗИЯ — любая система не может сформироваться из абсолютно одинаковых элементов. Из этого закона вытекает закон неравномерности развития систем, поскольку это один из способов увеличения разнообразия, а также правило полноты составляющих (компонентов, элементов) системы и правило оптимальной компонентной дополнительности.
ЗАКОН ОБЕДНЕНИЯ РАЗНОРОДНОГО ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА В ОСТРОВНЫХ
ЕГО СГУЩЕНИЯХ (Г. Ф. Хильми) — индивидуальная система, работающая в среде с уровнем организации, более низким, чем уровень самой системы, обречена: постепенно теряя свою структуру, система через некоторое время растворится в окружающей среде.

Исходя из этого закона, для осуществления охраны исчезающих видов и редких биотических сообществ в пределах особо охраняемых природных территорий, находящихся среди природы, нарушенной человеком, необходима достаточно обширная территория. Из этого же закона следует, что любые сложные биотические сообщества, сохраненные на незначительных пространствах, обречены на постепенную деградацию.
В практике природопользовании рассматриваемый закон диктует необходимость создания буферных зон как при ведении интенсивного хозяйства, так и особенно при создании заповедников, долгосрочных заказников и других особо охраняемых территорий для обеспечения высокой надежности их функционирования.
ЗАКОН ОДНОНАПРАВЛЕННОСТИ ПОТОКА ЭНЕРГИИ – энергия,получаемая сообществом (экосистемой) и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументампервого, второго и т. д. порядков, а затем редуцентам с падением потока на каждом из трофических уровней и результате процессов, сопровождающих дыхание. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (не более 0,25%), говорить о «круговороте энергии» нельзя.
ЗАКОН ОПТИМАЛЬНОСТИ - с наибольшей эффективностью любая система функционирует в некоторых пространственно-временных пределах (никакая система не может сужаться и расширяться до бесконечности). Фундаментальное положение теории систем, связанное с тем, что размер любой системы должен соответствовать ее функциям.
Напр., млекопитающее не может быть мельче и крупнее тех размеров, при которых оно способно рождать живых детенышей и вскармливать их своим молоком. Никакой целостный организм не в состоянии превысить критические размеры, обеспечивающие поддержание его энергетики (у животных они зависят от поиска достаточного количества пищи, у растений они определяются скоростью усвоения и передачи питательных веществ).
ЗАКОН ПИРАМИДЫ ЭНЕРГИЙ (Р. Линдемана) — с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень в среднем не более 10% энергии. 3. н. э. позволяет делать расчеты необходимой земельной площади для обеспечения населения продовольствием и др. эколого-экономические подсчеты.
ЗАКОН РАЗВИТИЯ ПРИРОДНОЙ СИСТЕМЫ ЗА СЧЕТ ОКРУЖАЮЩЕЙ ЕЕ
СРЕДЫ - любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно. Закон есть следствие из начал термодинамики. Он имеет чрезвычайно важное теоретическое и практическое значение благодаря основным своим следствиям:
1. Абсолютно безотходное производство невозможно (оно равнозначно созданию
«вечного» двигателя).
'2. Любая более высокоорганизованная биотическая система (напр. вид живого), используя и видоизменяя среду жизни, представляет потенциальную угрозу для более низкоорганизованных систем (благодаря этому в земной биосфере невозможно повторное зарождение жизни
— она будет уничтожена существующими организмами).
3. Биосфера Земли как система развивается не только за счет ресурсов планеты, но опосредованно за счет и под управляющим воздействием космических систем
(прежде всего Солнечной).
ЗАКОН СУКЦЕССИОННОГО ЗАМЕДЛЕНИЯ — процессы, идущие в зрелых равновесных системах, находящихся в устойчивом состоянии, как правило, проявляют

тенденцию к замедлению. Отсюда бесперспективность попыток «торопить» природу при хозяйственных мероприятиях без выведения ее систем из равновесного состояния.
Напр., акклиматизация нового вида дает эффект на начальной фазе, особенно при благоприятном для вида антропогенном изменении природы, но затем популяционный взрыв угасает, происходит саморегуляция на уровне экосистемы, и, если вид не становится массовым вредителем, то его хозяйственное значение резко снижается.
Любой вид мелиорации первоначально дает увеличение продукции, но затем прирост сокращается, и продукция стабилизируется на некотором уровне. При осуществлении жестких природопользовательских акций, когда природные системы выводятся из равновесия, а затем стремятся к нему, следует учитывать постепенное падение биологической продуктивности и хозяйственной производительности угодий в ходе формирования нового равновесия. Это особенно актуально в тех случаях, когда устанавливается равновесие, нежелательное для экономики. Например, устойчивым состоянием может оказаться максимальная засоленность полей при их орошении. Вместе с тем дальнейшее осолонение сверх какого-то масштаба будет идти медленнее, чем на первых этапах, если не привносится дополнительная для данной экосистемы вода. В связи с этим идея межбассейновой переброски вод рек Сибири в Среднюю Азию и северных рек на юг европейской территории РФ для целей орошения теоретически не только бесперспективна, но ее осуществление может вызвать переход к устойчивому состоянию засоления на значительно больших площадях, чем при имеющихся водных ресурсах. Экономический ущерб при этом достигнет неоправданно больших размеров.
ЗАКОН ТОЛЕРАНТНОСТИ (В. Шелфорда) — лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Смысл 3. т. очевиден: грубо говоря, плохо и недокормить и перекормить, все хорошо в меру. Его применение необходимо при оценке успешности культивирования растений, выращивании с. х. животных, оценке возможности акклиматизации диких видов. 3. т. определяет и положение, по которому любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду. Так, избыток воды даже в засушливых регионах вреден, и вода может рассматриваться как обычный загрязнитель, хотя и оптимальных количествах она тут весьма полезна.
ЗАКОН (ПРИНЦИП) УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ (Г. В. Лейбница), или «ЭФФЕКТ ЧЕШИРСКОГО КОТА- (Льюиса Кэрролла) — гармоничность отношений между частями системы историко-эволюционно возрастает (система может сохранять функции при минимизации размеров — кот, тая с хвоста, уже исчез, а его улыбка еще видна). Общесистемный принцип, указывающий на то, что человечество, превращаясь в глобальную геологическую силу, неминуемо должно консолидировать свои силы, перейти от конфронтации к сотрудничеству (что дает переход от экстенсивного развития к интенсивному росту качества). В технике этот принцип обусловливает тенденцию к миниатюризации габаритов устройств с сохранением (и развитием) их функциональной значимости. Пример из природы — генетический код составлен всего четырьмя элементами, дающими практически неисчерпаемое разнообразие.
ЗАКОН УСЛОЖНЕНИЯ (системной) ОРГАНИЗАЦИИ ОРГАНИЗМОВ (К. Ф. Рулье)
— историческое развитие живых организмов (а также всех иных природных систем) приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации функций и органов (подсистем), выполняющих эти функции. В экологии и природопользовании этот закон диктует необходимость сохранения возможностей для усложнения организации, понимания опасности ее искусственного упрощения.
ЗАКОН ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ЕДИНСТВА ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА (В. И.

Вернадского) — все живое вещество Земли физико-химически едино. Из 3. ф.-х. е. ж. в. естественно вытекает следствие: вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части, или: вредное для одних видов существ вредно и для других. Отсюда любые физико-химические агенты, смертельные для одних организмов (пестициды), не могут не оказывать вредное влияние на другие организмы.
Вся разница состоит лишь в степени устойчивости видов к агенту.
ЗАКОНЫ СИСТЕМЫ «ХИЩНИК ЖЕРТВА» (В. Вольтерра) (ЗАКОН НАРУШЕНИЯ
СРЕДНИХ ВЕЛИЧИН): I) З а к о н п е р и о д и ч е с к о г о ц и к л а — 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) зак о н с о х р а н е н и я с р е д н и х в е л и ч и н средняя численность популяции для каждого вида постоянна, независимо от начального уровня, при условии, что специфические скорости увеличения численности популяций, а также эффективность хищничества постоянны; 3) з а к о н нар у ш е н и я с р е д н и х в е л и ч и н — при аналогичном нарушении популяций хищника и жертвы (напр., рыб в ходе промысла пропорционально их численности) средняя численность популяции жертвы растет, а популяции хищника — падает.
«ЗАКОНЫ» ЭКОЛОГИИ Б. КОММОНЕРА: I) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться; 3) природа «знает» лучше; 4) ничто не дастся даром.
Первый «З . » э. Коммонера обращает внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе; он близок по смыслу к части сформулированного выше закона внутреннего динамического равновесия. Второй «3.» э. Б. Коммоиера также близок к только что упомянутому закону, а также закону развития природной системы за счет окружающей ее среды, особенно первому его следствию.
Третий «3.» э. Б. Коммонера говорит о том, что, пока мы ни имеем абсолютно достоверной информации » механизмах и функциях природы, мы, подобно человеку, незнакомому с устройством часов, но желающему их починить, легко вредим природным системам, пытаясь их улучшить. Он призываем к предельной осторожности. Иллюстрацией третьего «3.» э. Б. Коммонера может служить то. что один лить математический расчет параметров биосферы требует безмерно большего времени, чем весь период существования нашей планеты как твердого тела.
Четвертый «3.» э. Б. Коммонера вновь касается тех проблем, которые обобщает закон внутреннего динамического равновесия, и особенно его четвертое следствие, а также закон константности (Вернадского) и закон развития природной системы за счет окружающей ее среды. Б Коммонер так более широко разъясняет свой четвертый «3» э: «...глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которою ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения: все. что было извлечет: из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежи но этому векселю нельзя избежать: он может быть только отсрочен.
ПРАВИЛО АЛЛЕНА — выступающие части тела теплокровных животных в холодном климате короче, чем в теплом, поэтому в нервом случае они отдают в окружающую среду меньше тепла. В какой-то мере оно справедливо и для побегов высших растений, обычно укороченных на Севере (вообще в холоде) по сравнению с южными широтами (теплыми условиями) произрастания.
ПРАВИЛО БЕРГМАНА — у теплокровных животных, подверженных географической изменчивости, размеры тела особей статистически (в среднем) больше у популяций, живущих в более холодных частях ареала вида. П. Б. широко применимо в

экологии животных, хотя и имеется ряд исключений из него.
ПРАВИЛО ВАНТ-ГОФФА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ — при подъеме температуры на 10°С в организме происходит 2—3-кратное ускорение химических процессов
(фактически часто бывают отклонения от этого правила: ускорение химических превращений достигает 7,4 раза, но иногда не наблюдается совсем, или, наоборот, происходит замедление физико-химических реакций).
ПРАВИЛО ВЗАИМОПРИСПОСОБЛЕННОСТИ (К. Мёбиуса — Г. Ф. Морозова) — виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное системное целое. В естественных биоценозах, в природе не существует полезных и вредных птиц, полезных и вредных насекомых, там все служит друг другу и взаимно приспособлено.
ПРАВИЛО ВИКАРИАТА (Д. Джордана) — ареалы близкородственных форм животных (видов или подвидов) обычно занимают смежные территории и существенно не перекрываются; родственные формы, как правило, викарируют, т. е. географически замещают друг друга. П. в.— одно из положений теории географического видообразования — в природопользовании требует учета при акклиматизации с целью
«улучшения крови» местных популяций. Теоретически оно отрицает успешность такой акции, что подтверждается практикой — «улучшение крови» диких животных никогда не давало желаемого результата (напр., при вселении сибирских белок в Крым).
ПРАВИЛО ВНУТРЕННЕЙ НЕПРОТИВОРЕЧИВОСТИ - в естественных экосистемах деятельность входящих в них видов направлена на поддержание этих экосистем как среды собственного обитания. Виды в естественной природе не могут разрушать среду своего обитания (это не относится к современному человеку), так как это вело бы их к самоуничтожению. Наоборот, деятельность животных и растений направлена на создание (поддержание) среды, пригодной для жизни их потомства. Это не означает, что
П. в. и. абсолютно: напр., материнские растения могут препятствовать росту дочерних поколений, угнетать их, а животные даже поедать своих потомков. Однако суммарный процесс идет согласно П. в. и.
ПРАВИЛО ГЛОГЕРА — географические расы животных в теплых и влажных регионах пигментированы сильнее (т. е. особи темнее), чем в холодных и сухих. В сильно загрязненных местах наблюдается так называемый индустриальный меланизм - потемнение животных, поэтому число исключении из П. Г. в последние годы резко увеличилось. И. Г. имеет большое значение и систематике животных и их экологии.
ПРАВИЛО ДАРЛИНГТОНА - уменьшение площади острова и 10 раз сокращает число живущих на нем видов (амфибий и рептилий) вдвое. П. Д. необходимо учитывать при определении необходимого размера природной особо охраняемой территории.
ПРАВИЛО ДЕМОГРАФИЧЕСКОГО НАСЫЩЕНИЯ - количество народонаселения всегда соответствует максимальной возможности поддержания его жизнедеятельности, включая все аспекты сложившихся потребностей человека. В отличие от других видов живого социальный человек создает эколого-социальное давление на природу особого рода, включающее удовлетворение всего комплекса его потребностей, далеко выходящих за биологические рамки.

перейти в каталог файлов