Біосфера - Екологічні закони
Взаємозв"язок всіх екосистем планети призводить до уявлення про гігантську екосистему - біосферу. Біосфера - той простір на планеті, де існують живі організми і функціонують коситеми. Це тонка поверхнева плівка, що включає океани і атмосферу. Саме в біосфері енергія сонячної радіації здійснює докорінні зміни фізичних і хімічних властивостей інертної речовини Землі.
Екологічна реальність - це важливе узагальнююче поняття сучасної екології. Екологічна реальність відображується певною системою уявлень про ті дійсні екосистеми, умови та чинники довкілля, в яких існує людина. Екосистемама притаманно ще дуже багато ознак, властивостей, які належить пізнати і включити в нашу картину світу. Отже, екологічна реальність представлена знаннями про об'єкт екології як науки. Ці знання певним чином систематизовані та організовані, вони уточнюються і поглиблюються з розвитком науки. Тому, поняття екологічної реальності відображає історичність та відносність наших екологічних знань.
Основні закони екології
Закон подібності частини і цілого, або біоголографічний закон. Його було відкрито ще в давні часи. Так, ще китайські мудреці сповіщали про те, що частина є міниатюрною копією цілого. Тому, всі частини одного рівня ієрархії схожі одна на одну.
Наприклад, схожі модель атому і сонячної системи. Людська істота є мініатюрною копією всесвіту. Подібними є багатоклітинний організм і одноклітинний. При цьому кожна клітина генетично є моделлю цілого багатоклітинного організму (ріст, розвиток, розмноження, репарація тощо).
Утім, зрозуміло, закон подібності не є абсолютним. Так, електрон не може бути моделлю організму. І, навпаки, гени видів, що систематично знаходяться далеко однин від одного, є аналогічними і навіть - ідентичними.
Однак такі суперечності виявляються для структур, які ієрархічно є дуже далекими. Наприклад, для структур елементарних і структур дуже складних. Як правило, частини фенотипічно (тобто, у зовнішньому вигляді) відображають властивості цілого і аналогічні між собою. Аналогічні, але не абсолютно ідентичні.
Ще філософам античності було відомо, що ціле "більше" суми частин. Така закономірність дістала назву аксіоми емерджентності ( від латин. - emergo - з"являюсь, виникаю): ціле завжди має особливі властивості, які відсутні у його частин. Тому ціле не дорівнює сумі елементів, що не поєднані системоутворюючими зв"язками.
Отже, системне ціле, що сформоване з елементів, має інші закони функціонування і розвитку. Образно кажучи, одне дерево чи декілька дерев - це ще не ліс. Ліс - це складне поєднання всіх екологічних елементів, що входять в його екосистему. Крім того, екосистема лісу - це й певний кругообіг речовин, регуляція потоку енергії, в тому числі і створення власного біоклімату.
З аксіомою емерджентності пов"язані наступні екологічні принипи.
Принцип (закон) необхідної різноманітності, який твердить що жодна система не може сформуватися з абсолютно ідентичних елементів. Для утворення стійкої, саморегульованої системи потрібна певна відмінність елементів один від одного. Тобто, їх різноманітність. Але якою мірою, наскільки елементи мають бути різноманітними?
На це питання відповідає правило повноти складових. Воно визначає міру різноманітності елементів, необхідну для утворення стійкої екосистеми таким чином: елементи мають бути настільки різноманітними, наскільки це необхідно для утворення системи.
Крім того, екологічні системи підкоряються закону надмірності системних елементів при мінімумі варіантів організації. Більш того, надмірність системних елементів часто є умовою існування системи. Наприклад, прагнуть надмірності демографічні і економічні процеси і їх наслідки, скажімо, урбанізація.
Закон надмірності, як і будь який закон, діє в певних границях. Вони існуть і для екологічних систем: окрім надмірності проявляється і стратегія "самообмеження". Теоретичним чином вона зафіксована в принципі переходу надмірності системних елементів в самообмеження. Це означає, в певний момент часу кількісний ріст замінюється якісним удосконаленням. Наприклад, піклуванням про нащадків в біологічному і соціальному світі або інтенсифікацією виробництва в економічній сфері. Отже, зміст принципа переходу надмірності системних елементів в самообмеження означає, що надмірнсть системних елементів може бути замінена підвищенням якості цих складових. Тобто, самообмеження проявляється в існуванні фіксованої кільності різноякісних елементів.
При цьому, кожен елемент може бути нездатним до самостійного існування. Втім, система, що сформувалась з таких елементів, може існувати і бути цілісною. Така закономірність функціонування екологічних систем зафіксована в правилі конструктивної емерджентності - надійна система може бути сформована з ненадійних елементів (підсистем), що нездатні до самостійного існування. Прикладами таких систем можуть бути корали, суспільні комахи тощо.
В цілому біосфера - глобальна екосистема, тобто складна і багаторівнева. В ній кожен попередній рівень включений в послідуючий, більш складний за організацією. Тобто, саморозвиток будь-якої взаємопов"язаної сукупності, її формування в систему призводить до включення її як підсистеми в надсистему, що існує або утворюється.
Таким чином, в екологічних системах реалізується ієрархічність їх будови та принцип кооперативності. Результатом "кооперативного ефекту" дослідники (див. М.Реймерс) вважають значні переваги системи - порівняно з елементами, підсистемами в речовому і енергетичному відношенні.
Виживання, збереження системи забеспечується правилом системно-динамічної комплементарності і мінливості. Його зміст розкривається в тому, що будь-яка система, що саморозвивається, складається з двох видів структур (підсистем). Один з них зберігає і закріплює будову і функціонування системи, а інший сприяє змінам, які відповідають новим факторам середовища. Це може бути не тільки вдосконалення системи, а навіть її саморуйнування.
Прикладом співіснування двох видів структур - зберігаючих і змінюючих може бути спадковість і мінливість. Навпаки, жорсткі системи, наприклад, тоталітарно-автократичні суспільства та держави не мають таких механізмів самопідтримки. Замість них діють жорсткі зв"язки і механізми примушування. Тому, такі системи приречені на руйнування.
Важливим законом розвитку екологічних систем є системогенетичний закон або закон подібності еволюційно-історичного і індивідуального розвитку екосистем. Він твердить, що індивідуальний розвиток (онтогенез) системи є повторенням суттєвих моментів історичного розвитку (філогенезу). Специфічними проявами цього закону є біогенетичний закон, відкритий Е. Геккелем і геогенетичний закон, сформульований Д. Рундквістом.
Біогенетичний закон твердить, що онтогенез будь-якого організму в короткому вигляді повторює філогенез. Тобто, індивід в своєму розвитку повторює в суттєвих моментах еволюцію свого виду.
За геогенетичним законом мінералогічні процеси в короткі інтервали часу мов би повторюють загальну історію геологічного розвитку.
Подібним чином розвиваються екологічні системи в ряду сукцесій, йде розвиток техніки, пізнання світу дитиною тощо. Отже, існує загальний - системогенетичний закон, який стверджує, що системи в індивідуальному розвитку повторюють в скороченному вигляді і узагальненій формі еволюційний шлях розвитку своєї власної структури.
Існування, функціонування і можливості розвитку екологічних систем визначаються також законами відношення "система - середовище". Зрозуміло, що речовина та енергія для функціонування системи можуть братися лише з оточуючого середовища. Тобто, в цьому сенсі, розвиток системи є залежним від середовища. Цей суттєвий факт відображає закон розвитку системи за рахунок оточуючого середовища. Він показує, що будь-яка система може розвиватися лише за рахунок використання матеріально-енергетичних і інформаційних можливостей оточуючого середовища. Абсолютно ізольований саморозвиток є неможливим.
Міра відповідності середовища існуючим в ньому живим чи соціальним організмам визначає позитивну чи негатичну перспективу їх існування. Радянський геофізик Г. Хільмі сформулював закон розчинення системи в чуждому середовищі. Він є справедливим для будь-яких систем, в тому числі для екологічних і соціальних. Особливістю соціальних феноменів є те, невеликі системні утворення, що розчинюються, "тягнуть" за собою оточуюче їх середовище, що породжує ефект пасіонарності, який досліджено Л. Гумільовим (наприклад, в книзі "Этногенез и биосфера Земли". Л., 1989).
Окрім загальноекологічних законів вчені-екологи виділяють низку законів внутрішкього розвитку екологічних систем (М. Реймерс).
Закон вектору розвитку. Цей закон відтворює таку сутнісну особливість розвитку систем, яка проявляється в спрямованості його в одному напрямку. Тобто, і індивідуальний, і історичний розвиток екологічної системи є спрямованим певним чином, в певному напрямку. Так, невожливо повернути еволюцію в зворотньому напрямку, неможливо повернути життя від старості до юності.
Завданням екології є пошук законів функціонування та розвитку даної галузі.
Закон мінімуму. В 1840 році Ю. Лібіх встановив, що врожай зерна часто лімітується не тими поживними речовинами, котрі вимагаються у великих кількостях, а тими, котрих потрібно небагато, однако їх мало в грунті.
Він сформував закон, згідно з котрим "Речовиною, що є в мінімумі, регулюється врожай і визначається величина та стійкість його в часі". Дію цього закону обмежують 2 принципи. Згідно з 1 принципу закон Лібіху застосовується лише за умов стаціонарного стану. Його більш точне формулювання: "При стаціонарному стані лімітуючою буде та р-на доступні кількості котрої найбільш близькі до необхідного мінімуму. 2 принцип стосується взаємодії факторів. Нова концепція та доступність деякої речовини може змінити споживання. Мінімальні поживної рідини організм тоді заміняє одну, дефікритну речовину іншою, що є в надлишку.
Якщо кількість та якість екологічних ф-рів близькі до необхідного організму мінімуму, він виживає, якщо менші за мінімум, організм гине, е. с. руйнується.
Наступний закон узагальнює закон мінімуму.
Закон толерантності (закон Шелфорда-1913 р.)
Він формується наступним чином: відсутність або неможливість розвитку е. с. визначається не лише нестачею, але й надлишком будь-якого з факторів (тепло, світло, вода і т. д.). Таким чином, організми характеризуються як мінімумом, так і максимум ін. словами цей закон може бути виражений наступним чином: лімітуючим фактором процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає ступінь витривалості (толерантності) організму до даного фактора.
Згідно з законом будь-який надлишок речовини чи енергії в е. с. стає її ворогом забруднювачем. Діапазон між 2 величинами складає межі толерантності в котрих організм нормально функціонує і реагує на вплив середовища.
Закон біогенної міграції атомів (закон Вернадського):
Міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється під переважаючим впливом живої речовини, організмів.
Жива речовина або бере участь у біохімічних процесах безпосередньо, або створює відповідне збагачене О2, СО2, Н2, N, фосфором та іншими речовинами середовища. Розуміння всіх хімічних процесів, що відбувається в геосферах, неможливе без врахування дії біогенних факторів, зокрема - еволюційних.
Закон внутрішньої динаміки рівноваги: речовина, енергія, інформація та динаміка якості окремих природніх систем та їх ієрархії дуже тісно пов'язані між собою, тому зміна одного з показників неминуче призводить до функціонально-структурних змін інших, але при цьому зберігаються загальні якості системи - речовини, енергетичні, інформаційні та динамічні. Наслідки дії цього закону виявляється в тому, що після будь-яких змін елементів природнього середовища обов'язково розвиваються ланцюгові реакції, які намагаються нейтралізувати ці зміни. Навіть незначна зміна 1 показника може спричинити сильні відхилення в інших і в усій е. с.
Закон оптимальності: ніяка система не може звужувати або розширюватися до нескінченності.
Ніякий цілісний організм не може перевищити певних критичних розмірів, котрі забезпечують підтримку його енергетики. Ці розміри залежать від умов живлення та факторів існування. У природокор-ні закон оптимальності допомагає знайти оптимальні, з точки зору, продуктивності розміри для ділянок полів, вирощуваних тварин, рослин.
Закон одно спрямованості потоку енергії: енергія, яку одержує е. с. і яка засвоюється продуцентами, розсіюється або разом з їх біомасою незворотньо передається консументам 1,2,3 і інших порядків, а потім редуцентам, що супроводжується втратою певної кількості енергії на кожному трофічномуу рівні як наслідок процесів, які супроводжують дихання.
У зворотній потік (від редуцентів до продуцентів) потрапляє дуже мало початкової енергії не більше 10% енергії. Зворотній потік з більш високих на більш низьки рівні набагато слабший - не більше 0,5-0,25% і тому говорити про кругообіг енергії в біоценозі не доводиться.
За цим законом можна виконувати розрахунки земних площ, лісних угідь з метою забезпечення населення продовольством та ін. ресурсами.
Закон рівнозначності умов життя: всі природні умови середовища необхідні для життя, відіграють рівнозначні ролі. Звідси випливає інший закон сукупної дії екологічних факторів.
Закон розвитку довкілля: будь-яка природна система розвивається лише за рахунок використання матеріальної енергії та інформаційних можливостей.
Абсолютно ізольований саморозвиток неможливий - це висновок із законів термодинаміки.
З цього закону випливають наступні висновки:
- 1. абсолютно безвідходне виробництво неможливе; 2. будь яка більш високо організована система в своєму розвитку є потенційною загрозою для менш організованих систем; 3. біосфера землі як система розвивається за рахунок внутрішніх і космічних ресурсв.
Закон сукупної дії природніх факторів (закон Мітчерміха-Гінемана-Баулє): обсяг урожаю залежить не від окремого, навіть лімітуючогоф-ра, а від всієї сукупності факторів одночасно.
Частку кожного фактора в сукупній дії можна визначити. Закон має силу, коли вплив монотонний і максимально виявляється кожний фактор за незмінності інших у тій сукупності, що розглядається.
Закон грунтостомлення (зниження родючості): поступове зниження природної родючості грунтів відбувається через тривале їх використання й порушення природних процесів грунтоутворення, а також внаслідок тривалого вирощування монокультур внаслідок накопичення токсичних речовин, що виділялися рослинами, залишків пестицидів та мінеральних добрив.
Закон фізично-хімічної єдності живої речовини (сформульований В. Вернадським): уся жива речовина землі має єдину фізико-хімичну природу.
З цього випливає, що шкідливе для однієї частини живої речовини шкодить і іншій її частині, тільки різною мірою. Отже тривале використання пестицидів екологічно неприпустиме, бо шкідники, які розмножуються значно швидше пристосовуються та виживають, а обсяги хімічних забруднень доводиться дедалі збільшувати.
Закон ускладнення системної організації. Закон сформульований видатним біологом К. Рул"є, який зазначав, що історичний розвиток живих організмів приводить до ускладнення їх організації шляхом диференціації функцій і органів, що їх виконують. Подібним чином історичний розвиток екологічних систем призводить до більш тонких механізмів пристосування біогенної і абіогенної частин однієї до іншої.
Весь хід еволюції і розвитку екологічних систем підтверджує цей закон. Рушійними механізмами і причинами такого ускладнення є необхідність пристосування до умов середовища, що постійно змінюються. Так, в розвитку живого на Землі і в історії людства все більш складно видобуваються ресурси. В той же час, і живе, і людство прагне відносної незалежності від умов середовища шляхом ускладнення організації.
Закон необмеженості прогресу. Закон пояснює таку важливу особливість розвитку екологічних систем, яка проявляється в принциповій необмеженості еволюційного розвитку екологічних систем. Закон необмеженості прогресу твердить, що розвиток від простого до складного в існуванні екологічних систем в принципі є необмеженим. Втім, як і будь-який закон він має свої межі. Тобто, його не можна абсолютизавати. Ці межі визначаються, перш за все, часом і простором існування об"єкта - живого, людини, планети.
Похожие статьи
-
В історії нашої планети (від дня її формування й дотепер) безупинно відбувалися й відбуваються грандіозні процеси планетарного масштабу, що перетворять...
-
Висновки, Список використаної літератури та джерел - Екологічні знаки України
1. Недолік знань призводить до недооцінки екологічних знаків на товари. 2. Підвищення інформованості громадян робить можливим підвищення попиту на...
-
Живі істоти Землі складають три типи організмів: - Екологічні закони
1. Продуценти, або автотрофи,-- організми, що створюють (продукують) органічну речовину з води, вуглекислого газу й мінеральних солей, використовуючи для...
-
Екосистема - Екологічні закони
Вперше термін "екосистема" зафіксував Артур Дж. Тенслі в 1935 р. Пізніше, в 1942 р. Реймонд Ліндеман визначив концептуальні і методологічні основи...
-
Вплив звуків на людину - Екологічні фактори, що впливають на здоров'я людини
Людина завжди жила у світі звуків і шуму. Звуком називають такі механічні коливання зовнішнього середовища, які сприймаються слуховым апаратом людини...
-
Вступ - Екологічні знаки України
Збереження свого здоров'я та здоров'я нащадків - одне з пріоритетних завдань, завдань, які кожним людиною. Стурбованість цією найважливішої проблемою...
-
Вступ, Пристосовуваність живих організмів - Екологічні закони
Живі істоти (рослини, тварини, мікроорганізми) живуть на поверхні Землі, в її атмосфері, гідросфері, верхніх шарах літосфери, утворюючи оболонку або...
-
Всі процеси в біосфері взаємозалежні. Людство - лише незначна частина біосфери, а людина є лише одним з видів органічного життя - Homo sapiens (людина...
-
Знак "Без ГМО", Знак "Стрічка Мебіуса" - Екологічні знаки України
Цей знак є декларацією виробника, його застосування не вимагає проведення випробувань та оцінки продукції на вміст ГМО органом з оцінки відповідності....
-
"Екологічні хвороби". Екологічна ситуація в нашій країні як і раніше залишається вкрай тривожної й супроводжується погіршенням основних показників...
-
Важливість охорони природних ресурсів в Україні - Екологічні проблеми в Україні
Однією з найважливіших нині є проблема охорони повітряного басейну, основними забруднювачами якого є транспорт, енергетичні й хімічні підприємства....
-
Забруднення атмосфери - Екологічні проблеми в Україні
Штучне забруднення атмосфери. відбувається внаслідок зміни її складу та властивостей під впливом діяльності людини. За будовою та характером впливу на...
-
Харчування й здоров'я людини - Екологічні фактори, що впливають на здоров'я людини
Кожний з нас знає, що їжа необхідна для нормальної життєдіяльності організму. Протягом всього в з організмі людини безупинно відбувається обмін речовин і...
-
Вітчизняні еко-марки, Екологічний знак "Зелений журавлик" - Екологічні знаки України
Серед вітчизняних экомаркировок поширені знаки, написи й інші зображення, заявляють про "екологічну чистоту". Багато фахівців вважає це безглуздим. За...
-
Кримінальна відповідальність за екологічні правопорушення
Вступ Правові засади цього виду відповідальності передбачені КК України. Вона настає за вчинення екологічного злочину -- Суспільно небезпечного винного...
-
Загальні положення 1.1. Ці Правила поширюються і є обов'язковими для юридичних осіб або структурних підрозділів юридичних осіб незалежно від їх форм...
-
Секретна ядерна катастрофа - Екологічні наслідки катастрофи на ЧАЕС
Вона трапилася 29 вересня 1957 р. на Південному Уралі в не позначеному на жодній радянській карті таємному місті "Челябінськ-40", де за кількома рядами...
-
Слань лишайників буває найрізноманітнішої форми, розміру, забарвлення та консистенції. За формою слані розрізняють три морфологічних типи лишайників:...
-
Для забезпечення планомірного розвитку авіаційних робіт в сільському та лісовому господарствах уже з початку 30-х років минулого століття проводилися...
-
Анотація У статті розглянуто основні критерії екологічної оцінки прогресу України при переході до сталого розвитку в сфері збереження навколишнього...
-
Біологічні забруднення й хвороби людини - Екологічні фактори, що впливають на здоров'я людини
Крім хімічних забруднювачів, у природному середовищі зустрічаються й біологічні, зухвалі в людини різні захворювання. Це хвороботворні мікроорганізми,...
-
1. Збільшення щільності населення. 2. У великих містах на 15% знижується інсоляція (кількість сонячної енергії). 3. Збільшується кількість опадів. 4....
-
Озонова діра в атмосфері - Сучасні екологічні проблеми
Останнім часом учені надзвичайно стурбовані зниженням змісту озону в озоновому шарі атмосфери. Над Антарктидою виявлена "діра" у цьому шарі, де зміст...
-
Захист атмосфери - Сучасні екологічні проблеми
Захист атмосфери включає комплекс технічних й адміністративних заходів, прямо або побічно спрямованих на припинення або принаймні зменшення зростаючого...
-
Забруднення водних ресурсів України - Екологічні проблеми в Україні
Основними джерелами забруднення природних вод є: - Атмосферні води, які несуть значні кількості полютантів (забруднювачів), що вимиваються з повітря і...
-
Вступ, Основні напрямки екологічних проблем в Україні - Екологічні проблеми в Україні
В умовах науковотехнічного прогресу значно ускладнились взаємовідносини суспільства з природою. Людина отримала можливість впливати на хід природних...
-
Докладніше про протокол Кіотський протокол -- міжнародна угода про обмеження викидів в атмосферу парникових газів. Головна мета угоди: стабілізувати...
-
Погода й самопочуття людини - Екологічні фактори, що впливають на здоров'я людини
Кілька десятків років тому практично нікому й у голову не приходило зв'язувати свою працездатність, свій емоційний стан і самопочуття з активністю Сонця,...
-
Важливою умовою правильного визначення рівнів забруднення тих чи інших об'єктів - відбір представницької проби, склад якої був би таким же, як і склад...
-
Забруднення грунтів та водоймищ Виробнича діяльність авіапідприємств сприяє забрудненню грунтів і водоймищ виробничими та господарсько-побутовими...
-
Екологічні проблеми та аналіз якості питної води в Україні Вода характеризується складом та властивостями, котрі визначають її придатність для конкретних...
-
Екологічні наслідки катастрофи на ЧАЕС - Екологічні наслідки катастрофи на ЧАЕС
Як вважають чимало фахівців, катастрофа за обсягом і різноманітністю наслідків була найстрашнішою в історії людства. Вона утворила в центрі Східної...
-
Викиди шкідливих речовин з авіаційних двигунів В авіації застосовується два види нафтового палива: гас та бензин. Різниця між ними полягає в тому, що в...
-
Причини виникнення екологічних проблем. Сучасні екологічні проблеми - Сучасні екологічні проблеми
Спеціалісти ООН, учені-екологи відомих міжнародних і національних природоохоронних організацій на підставі наукового аналізу матеріалів про особистості й...
-
Умови і причини забруднення земельних угідь - Екологічні проблеми в Україні
Земля, грунт є основою сільськогосподарського виробництва та лісового господарства. На землі вирощують зернові, технічні та лісові культури, кормові...
-
Висновок, Список літератури - Екологічні фактори, що впливають на здоров'я людини
Тема здалася мені дуже цікавої, оскільки проблема екології дуже мене хвилює, і хочеться вірити, що наше потомство не буде так піддано негативним факторам...
-
Міри боротьби із забрудненням - Екологічні проблеми, викликані забрудненням
В 1954 році в Лондоні пройшла міжнародна конференція, що ставилася метою виробити погоджені дії по охороні морського середовища від забруднення нафтою....
-
- Оптимізація лісокористування включає підвищення відсотку використання приросту, зростання питомої ваги поступових і вибіркових рубок. Впровадження...
-
Ніколи ще до цього в історії воєнних конфліктів не застосовувалися такі масовані бомбардування промислових і хімічних об'єктів, як це спостерігалося в...
-
Вторинна переробка полімерних відходів, застосування їх в комунальному господарстві міст України є актуальними проблемами екологічного і економічного...
Біосфера - Екологічні закони