Загальноприродничі та екологічні закони (питання №8)

Наслідки зміни внутрішньої рівноваги екосистеми:

1. Зміни у великих екосистемах можуть мати незворотний характер 2. Локальні перетворення природи викликають у біосфері планети реакції-відповіді, які зумовлюють відносну незмінність еколого-економічного потенціалу. 3.Штучне зростання еколого-економічного потенціалу обмежене термодинамічною стійкістю природних систем. 4.У випадку незначних втручань у природне середовище його екосистеми здатні саморегулюватися та відновлюватися, а коли ці втручання перевищують певні межі і вже не можуть згаснути в ланцюгу ієрархії екосистем, вони призводять до значних порушень енерго- і біобалансу на значних територіях і в усій біосфері.

Дію закону Лібіха обмежують два принципи

1. застосовується лише за умов стаціонарного стану.При стаціонарному стані лімітуючою буде та речовина, доступна кількість котрої найбільш близька до необхідного мінімуму 2. Висока концентрація та доступність певної речовини може змінити споживання мінімальної поживної речовини. Організм тоді заміняє одну, дефіцитну, речовину іншою, що є в надлишку.

Крайні точки закону Лібіха

1.якщо кількість та якість екологічних факторів близькі до мінімуму, необхідного для організму, він виживає 2.якщо менші за цей мінімум, організм гине, екосистема руйнується.

Що впливає на конкуренцію?

Те, який з видів перемагає, залежить від зовнішніх умов. За цих умов перемогти може кожен. Важливою для перемоги обставиною є швидкість зростання популяції. Нездатність виду до біотичної конкуренції призводить до його витіснення та необхідності пристосування до більш складних умов та факторів.

Закон максимуму біогенної енергії (закон Вернадського — Бауера):

будь-яка біологічна та біонедосконала система, що перебуває в стані стійкої нерівноваги (динамічнорухливої рівноваги з довкіллям), збільшує, розвиваючись, свій вплив на середовище. ПОЯСНЕННЯ: У процесі еволюції видів виживають ті, котрі збільшують біогенну геохімічну енергію. Живі системи ніколи не перебувають у стані рівноваги й виконують за рахунок своєї вільної енергії корисну роботу проти рівноваги, якої потребують закони фізики та хімії за існуючих зовнішніх умов. Цей закон поряд з іншими є основою розробки стратегії природокористування

Закон розвитку довкілля:

будь-яка природна система розвивається лише за рахунок використання матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища. Абсолютно ізольований саморозвиток неможливий — це висновок з законів термодинаміки.

Закон розвитку системи за рахунок навколишнього середовища:

будь-яка система може розвиватися лише за рахунок використання матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей оточуючого середовища; абсолютно ізольований саморозвиток неможливий

Правило А. Уоллеса:

в міру просування з півночі на південь видова різноманітність зростає. Причина полягає в тому, що північні біоценози історично молодші і знаходяться в умовах меншого надходження енергії від Сонця

Закон кореляції (сформульований Ж. Кюв'є):

в організмі як цілісній системі всі його частини відповідають одна одній як за будовою, так і за функціями

Закон екологічної кореляції:

в екосистемі, як і в будь-якій іншій, всі види живої речовини та абіотичні екологічні компоненти функціонально відповідають один одному, випадіння однієї частини системи неминуче призводить до вимикання пов'язаних з нею інших частин екосистеми і функціональних змін

Закон збільшення розмірів (зросту) та ваги (маси) організмів у філогенетичній гілці (В.І. Вернадський):

в ході геологічного часу форми, що виживають, збільшують свої розміри (а відтак — вагу), а потім вимирають. Відбувається це тому, що чим менші особини, тим важче їм протистояти процесам ентропії (котрі призводять до рівномірного розподілу енергії), організовувати енергетичні потоки для здійснення життєвих функцій. Отже, в процесі еволюції розмір особин збільшується

Правило відповідності умов середовища генетичній обумовленості організму:

вид може існувати лише тоді, коли оточуюче середовище відповідає генетичним можливостям пристосування цього виду до його коливань та змін

Правило взаємопристосованості організмів в біоценозі К. Мебіуса — Г.Ф. Морозова:

види в біоценозі пристосовані один до одного настільки, що їхня спільнота складає внутрішньо суперечливе, але єдине і взаємопов'язане ціле

Закон відносної незалежності адаптації:

висока адаптивність до одного з екологічних факторів не дає такого ж ступеня пристосовуваності до інших умов життя (навпаки, вона може обмежувати ці можливості через фізіолого-морфологічні властивості організмів)

Закон генетичної різноманітності:

все живе генетично різне й має тенденцію до збільшення біологічної різноманітності (резистентність до антибіотиків у бактерій)

Закон рівнозначності умов життя:

всі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначні ролі

Закон мінімуму (закон Лібіха)

відносна дія окремого екологічного фактора тим сильніша, чим більше він наближається, у порівнянні з іншими екологічними факторами, до мінімуму

Принцип прогресуючої спеціалізацій:

група, що ступає на шлях спеціалізації, в подальшому розвитку буде йти шляхом все більш глибокої спеціалізації

Закон конкурентного виключення

два види, що займають одну екологічну нішу, не можуть співіснувати в одному місці нескінченно довго

Закон єдності "організм — середовище:

життя розвиває ться внаслідок постійного обміну речовиною та інформацією на базі потоку енергії в сукупній єдності середовища та організмів, що його населяють

Закон оптимальпості:

жодна система не може звужуватися або розширюватися до нескінченності

Закон односпрямованості потоку енергії:

енергія, яку одержує екосистема і яка засвоюється продуцентами, розсіюється або разом з їхньою біомасою незворотно передається консументом першого, другого, третього та інших порядків, а потім, редуцентам, що супроводжується втратою певної кількості енергії на кожному трофічному рівні як наслідок процесів, що супроводжують дихання

Закон збереження життя:

життя може існувати тільки в процесі руху через живе тіло потоку речовин, енергії, інформації

Закон піраміди енергій (сформульований Р. Ліндеманом):

з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший переходить у середньому не більше 10 % енергії. Зворотний потік з більш високих на більш низькі 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 земельних площ, лісових угідь з метою забезпечення населення продовольством та іншими ресурсами.

Принцип генетичної перед адаптації:

здатність до пристосування у організмів закладена споконвічно і обумовлена практичною невичерпністю генетичного коду. У генетичній різноманітності завжди знаходяться необхідні для адаптації варіанти.

Правило екологічного дублювання:

зниклий або знищений вид в рамках одного рівня екологічної піраміди заміняє інший, аналогічний за схемою: дрібний заміняє великого, нижче організований — більш високо організованого, більш генетично лабільний та мутабельний — менш генетично мінливого. Особини стають дрібнішими, але загальна кількість біомаси збільшується

Термодинамічне правило Вант-Гоффа — Арреніуса:

зростання температури на 10 °С призводить до 2—3-крат-ного прискорення хімічних процесів

Періодичний закон географічної зональності A.A. Григор'єва — М.М. Будико:

зі зміною фізико-географічних поясів Землі аналогічні ландшафтні зони та деякі загальні властивості періодично повторюються, тобто в кожному поясі — субарктичному, помірному, субтропічному, тропічному та екваторіальному — відбувається зміна зон за схемою: ліси — степи — пустелі

Правило прискорення еволюції:

зі зростанням складності організації біосистем тривалість існування виду в середньому скорочується, а темпи еволюції зростають. ПРИКЛАД: Середня тривалість існування виду птахів — 2 млн років, виду ссавців — 800 тис* років. Число вимерлих видів птахів та ссавців порівняно зі всією їхньою кількістю велике.

Правило затухання процесів:

зі зростанням ступеня зрівноваженості з навколишнім середовищем або внутрішнього гомеостазу (у випадку ізольованості системи) динамічні процеси в системі затухають

Екологічне правило С.С. Шварца:

кожна зміна умов існування прямо або опосередковано викликає відповідні зміни способів реалізації енергетичного балансу організму

Аксіома адаптованості Ч. Дарвіна:

кожний вид адаптований до певної, специфічної для нього, сукупності умов існування

Правило множинності екосистем:

множинність конкурентно-взаємодіючих екосистем є обов'язковою для підтримання надійності біосфери

Закон константності (сформульований В.І. Вернадським):

кількість живої речовини біосфери, утвореної за певний геологічний час, є величиною постійною

Закон толерантності (закон Шелфорда)

лімітуючим фактором процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає ступінь витривалості (толерантності) організму до даного фактора. Надто багато хорошого — теж погано

Закон біогенної міграції атомів (закон В.І. Вернадского):

міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється під переважаючим впливом живої речовини, організмів

Правило екотопу або крайового ефекту:

на межі біоценозів зростає число видів та особин в них, оскільки зростає число екологічних ніш внаслідок виникнення на межі нових системних властивостей

Закон максимізації енергії та інформації:

найкращі шанси самозбереження має система, що найбільшою мірою сприяє надходженню, виробленню та ефективному використанню енергії та інформації; максимальне надходження речовини не гарантує системі успіху в конкурентній боротьбі

Правило походження нових видів від неспеціалізованих предків:

нові великі групи організмів беруть початок не від спеціалізованих представників предків, а від їхніх порівняно неспеціалізованих груп

Закон сукупної дії природних факторів (закон Мітчерліха — Тінемана — Бауле):

обсяг урожаю залежить не від окремого, навіть лімітуючого фактора, а від всієї сукупності екологічних факторів одночасно

Біогенний закон (Е. Геккель):

онтогенез організму є коротким повторенням філогенезу даного виду, тобто розвиток індивіда скорочено повторює історичний розвиток свого виду

Закон незворотності еволюції:

організм (популяція, вид) не може повернутися до попереднього стану, реалізованого його предками

Правило обов'язковості заповнення екологічних ніш:

порожня екологічна ніша завжди і обов'язково заповнюється

Закон грунтостомлення (зниження родючості):

поступове зниження природної родючості грунтів відбувається через тривале їх використання й порушення природних процесів ґрунтоутворення, а також внаслідок тривалого вирощування монокультур, внаслідок накопичення токсичних речовин, що виділяються рослинами, залишків пестицидів та мінеральних добрив

Принцип Ле Шательє -Бpayна:

при зовнішній дії, що виводить систему зі стану стійкої рівноваги, ця рівновага зміщується в напрямку послаблення ефекту зовнішньої дії

Правило Шредінгера "про живлення" організму негативною ентропією:

при впорядкованості організму краще за навколишнє середовище він віддає в це середовище більше невпорядкованості, ніж отримує

Принцип економії енергії (Л. Онсагер):

при ймовірності розвитку процесу в деякій множині напрямків, що допускаються початками термодинаміки, реалізується той, котрий забезпечує мінімум розсіювання енергії

Правило біологічного підсилення:

при переході на більш високий рівень екологічної піраміди накопичення ряду речовин, у тому числі токсичних та радіоактивних, зростає приблизно в такій самій пропорції

Закон сукцесійного сповільнення:

процеси, що відбуваються в зрілих рівноважних системах, котрі знаходяться у стійкому стані, мають тенденцію до зниження темпів

Закон внутрішньої динамічної рівноваги:

речовина, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем та їхні 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 —речовинно-енергетичні, інформаційні та динамічні

Закон історичної незворотності:

розвиток біосфери й людства як цілого не може відбуватися від пізніших фаз до початкових, загальний процес розвитку одпонаправлений

Правило Алена:

розміри виступаючих частин тіла у ссавців і птахів при проширенні на ПД збільшуються, а на ПН - зменшуються

Закон необхідної різноманітності:

система не може складатися з абсолютно ідентичних елементів, але може мати ієрархічну організацію та інтегративні рівні

Закон нерівномірності розвитку частин системи:

система одного виду розвивається не строго синхронно — в той час, коли один досягає більш високої стадії розвитку, інші залишаються в менш розвиненому стані. Цей закон безпосередньо пов'язаний з законом необхідної різноманітності

Принцип формування екосистеми:

тривале існування організмів можливе лише в рамках екологічних систем, де їхні компоненти та елементи доповнюють один одного та взаємно пристосовані

Закон обмеженого росту (Ч. Дарвін):

снують обмеження, котрі перешкоджають тому, щоб нащадки однієї пари особин, розмножуючись за геометричною прогресією, заполонили всю земну кулю

Правило максимуму енергії підтримання зрілої системи:

сукцесія йде в напрямку фундаментального зміщення потоку енергії в бік зростання її кількості з метою підтримки системи

Принцип збереження впорядкованості (І. Пригожин):

у відкритих системах ентропія не зростає, а зменшується, доки не досягається мінімальна постійна величина

Закон максимізаціі енергії (сформульований Г. і Ю. Одумами та доповнений М. Реймерсом):

у конкуренції з іншими системами зберігається та з них, яка найбільше сприяє надходженню енергії та інформації і використовує максимальну їх кількість найефективніше

Закон фізико-хімічної єдності живої речовини (сформульований В.І. Вернадським):

уся жива речовина Землі має єдину фізико-хімічну природу. З цього випливає, що шкідливе для однієї частини живої речовини шкодить й іншій її частині, тільки різною мірою. Через наявність у будь-якій популяції стійких до фізико-хімічного впливу видів швидкість відбору за витривалістю популяцій до шкідливого агента прямо пропорційна швидкості розмноження організмів та чергування поколінь. Внаслідок цього тривале використання пестицидів є екологічно недопустимим, бо шкідники, які розмножуються значно швидше, пристосовуються та виживають, а обсяги хімічних забруднень доводиться дедалі збільшувати

Закон обмеженості природних ресурсів:

усі природні ресурси в умовах Землі вичерпні, бо планета є природно обмеженим тілом, і на ній не можуть існувати нескінченні складові частини

Принцип дивергенції Ч. Дарвіна:

філогенез будь-якої групи супроводжується поділом її на ряд філогенетичних гілок, котрі розходяться в різних адаптивних напрямках від середнього вихідного стану

Закон емерджентності:

ціле завжди має особливі властивості, відсутні у його частин

Правило константності числа видів в біосфері:

число видів, що з'являються, в середньому відповідає числу вимерлих, і загальна видова різноманітність в біосфері є постійною. Це правило стосується сформованої біосфери

Правило більш високих шансів вимирання глибоко спеціалізованих форм (О. Марш).:

швидше вимирають більш спеціалізовані форми, генетичні резерви котрих для подальшої адаптації знижені

Закон збіднення живої речовини в його згущеннях (Г.Ф. XІльмі):

індивідуальна система, котра працює в середовищі з рівнем організації більш низьким, ніж рівень самої системи, приречена: постійно втрачаючи структуру, система через деякий час розчиняється в навколишньому середовищі. Звідси випливає важливий висновок для природоохоронної діяльності: штучне збереження екосистем малого розміру (на обмеженій території, наприклад, заповідника) призводить до їх поступової деструкції і не забезпечує збереження видів та спільнот

Принцип мінімального розміру популяцій:

існує мінімальний розмір популяції, нижче котрого чисельність не може опускатися

Закон ускладнення організації:

історичний розвиток живих організмів призводить до ускладнення їх організації шляхом диференціації органів та функцій

Висновки із закону розвитку довкілля:

— абсолютно безвідходне виробництво неможливе; — будь-яка більш високоорганізована біотична система в своєму розвитку є потенційною загрозою для менш організованих систем. Тому в біосфері Землі неможливе повторне зародження життя — воно буде знищене існуючими організмами; — біосфера Землі як система розвивається за рахунок внутрішніх і космічних ресурсів.

Д. Чірас дійшов висновку, що природа існує вічно (з точки зору людини) і чинить опір деградації завдяки дії чотирьох екологічних законів:

— рециклічності або повторного багаторазового використання найважливіших речовин; — постійного відновлення ресурсів; — консервативного споживання (коли живі істоти споживають лише те і у тій кількості, що їм необхідно, не більше і не менше); — популяційного контролю (природа не допускає "вибухового" росту популяцій, регулюючи кількісний склад того чи іншого виду шляхом створення відповідних умов для його існування та розмноження)