Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Законы экологии. 2

1.Основные законы экологии по Б. Коммонеру

Барри Коммонер — американский биолог и эколог.

Наследие Коммонера включает четыре закона экологии, сформулированных в виде афоризмов:

Первый закон

Всё связано со всем

Первый закон экологии Барри Коммонера обращает наше внимание на общую связь процессов и явлений в природе и очень близок по смыслу к закону внутреннего динамического равновесия: изменение одного из показателей системы вызывает функционально-структурные количественные и качественные изменения, при этом сама система оставляет общую сумму вещественно-энергетических качеств. Кролик ест траву, волк – кролика, но и кролик, и волк преследуют одну цель – обеспечить свой организм пищей и, главное, энергией.

Энергия в различных формах связывает все организмы на Земле друг с другом и со средой обитания.

Почти вся энергия, за счёт которой существует всё живое на Земле, поступает на Землю в виде солнечного излучения. У разных групп организмов свои источники энергии и вещества. Всё это – незаменимые ресурсы.

В природе на любой организм действует сразу огромное количество различных факторов. Чтобы живое существо могло успешно существовать и размножаться, то эти факторы должны вписываться в определённый диапазон. Такой диапазон называется пределом толерантности (выносливости) данного вида организмов. Что объединяет живые существа в лесу или на лугу – деревья, цветы, летающих над ними бабочек? Гусеницы бабочек питаются листьями растений; бабочкам и пчёлам необходим нектар, который дают им цветы, а семена у растений могут завязаться только после опыления цветов насекомыми.

Известна байка о Дарвине, который на вопрос своих земляков о том, что им делать для увеличения урожая гречихи, ответил: «Разведите кошек». И напрасно земляки обиделись. Дарвин, зная, что в природе «все связано со всем», рассудил так — кошки переловят всех мышей, мыши перестанут разорять гнезда шмелей, шмели будут опылять гречиху и крестьяне получат хороший ее урожай.

Например, уничтожение лесов и последующее уменьшение кислорода, а также выбросы в атмосферу оксида азота и фреона привели к истощению озонового слоя в атмосфере, что, в свою очередь, увеличило интенсивность ультрафиолетового излучения, достигающего земли и губительно действующего на живые организмы. К примеру, за последние 40 лет в непальских Гималаях было вырублено 50 процентов лесов, которые использовали либо в качестве топлива, либо для изделий из дерева. Но стоило только срубить деревья, как обрушившиеся муссонные дожди смыли почву со склонов гор. Поскольку без верхнего слоя почвы молодым деревьям невозможно пустить корни, на многих горах теперь нет растительности. Ежегодно из-за вырубки лесов Непал теряет миллионы тонн верхнего слоя почвы.

Подобные проблемы есть и в других странах.

Раньше в Бангладеше проливные дожди задерживались деревьями; теперь же потоки вод беспрепятственно стекают с лишенных растительности гор на побережье, вызывая там катастрофические наводнения. В прошлом наводнения огромной разрушительной силы случались в Бангладеше раз в 50 лет,а теперь каждые четыре года или чаще.

В других частях мира вырубка лесов привела к опустыниванию и изменениям климата отдельных местностей. Помимо лесов, есть и другие природные ресурсы, которые человек безжалостно расходует. Экологам по — прежнему известно сравнительно мало о том, как взаимосвязаны между собой части нашей гигантской экосистемы, и проблему могут замечать лишь тогда, когда серьезный вред уже нанесен. Подтверждение тому — проблема захоронения отходов, которая наглядно поясняет второй закон экологии.

Итак - всё в природе взаимосвязано!

Второй закон

Всё должно куда-то деваться (ничто не исчезает бесследно).

Второй закон Коммонера также близок к выше рассмотренному, а также закону развития природной системы за счет окружающей ее среды, особенно первому его следствию. Сейчас в промышленной экологии разработано правило так называемого жизненного цикла вещей: давая согласие на выпуск какого-то продукта, общество должно ясно представлять, что будет с ним в дальнейшем, где закончится его существование и что придётся делать с его «останками». Поэтому мы можем рассчитывать только на малоотходное производство. В связи с этим при развитии технологий необходимы:

а) малая энерго- и ресурсоемкость,

б) создание производства, в котором отходы одного производства являются сырьем другого производства,

в) организация разумного захоронения неминуемых отходов

Представьте, как выглядел бы обычный дом, если бы из него не выбрасывались отходы. Наша планета представляет собой такую же замкнутую систему: все, что мы выбрасываем, в конце концов должно где-то скапливаться в пределах нашего дома — Земли. Частичное разрушение озонового слоя показывает, что даже такие, казалось бы, безвредные газы, как хлорфторуглероды (фреоны), не исчезают бесследно, растворяясь в воздухе. Кроме фреонов существуют сотни других потенциально опасных веществ, которые выбрасываются в атмосферу, реки и океаны.

Правда, одни отходы, которые называют «биологически разлагаемыми», со временем могут расщепиться и включиться в естественные процессы, другие же — не могут. На многих пляжах мира разбросаны пластиковые упаковки, которые пролежат в таком виде в течение нескольких десятков лет.

Менее заметны вредные отходы промышленного производства, которые обычно стараются где-нибудь захоронить. Но поговорка: с глаз долой — из сердца вон, в этом случае не верна. Отходы могут попадать в подземные системы водоснабжения и причинять серьезный вред здоровью людей и животных. Мы не знаем, что делать со всеми химикатами, производимыми современной промышленностью. Мы даже не можем уследить за ними.

Но самую большую опасность представляют радиоактивные отходы — побочные продукты, образующиеся в процессе работы атомных электростанций. Тысячи тонн радиоактивного мусора хранятся во временных сборниках, в то время как другие тысячи тонн сброшены в океан. Несмотря на многолетние научные исследования, до сих пор не найден способ безопасного и постоянного хранения или уничтожения этих отходов, и в ближайшем будущем никакого решения не предвидится. Если бы о законах экологии помнили строители советских атомных подводных лодок, то на побережье Баренцева и Белого морей (на Севере) и на Камчатке не скопилось бы более 150 отслуживших свой срок проржавевших громадин, уничтожение и переработка которых сегодня превратились для России в одну из общенациональных экологических проблем.

Если бы атомщики 40 лет назад были хоть чуточку более экологически ответственными, не упирались бы десятилетиями в небо мрачные мёртвые корпуса выведенных из строя старых атомных блоков под Екатеринбургом и Воронежем. Да и вообще, вся атомная промышленность развивалась бы по-другому, не допуская насыщения биосферы экологически опасными антропогенными (т. е. сделанными человеком) радионуклидами. От некоторых из них (таких, как криптон-85 или радиоактивный углерод) нельзя уберечься сегодня даже на уединённом тихоокеанском атолле. И невозможно предугадать, как проявятся в биосфере через тысячи и миллионы лет практически вечные радионуклиды, созданные в чреве атомных реакторов, такие, как иод-129, плутоний-239 и -240, америций-241. Последствия их распространения для природы и человека пока никто не может предсказать. Именно игнорирование законов экологии атомной индустрией — ещё недавно самой гордой и мощной отраслью промышленности — заставляет сегодня страну за страной отказываться от её услуг.

Настаёт время расплаты за экологическое невежество и авантюризм и для космической промышленности. До сих пор мы достаточно беззаботно запускаем многотысячетонные аппараты в атмосферу, дальний и ближний космос и не думаем всерьёз об экологических последствиях этого сверхмощного вмешательства в деликатнейшие химико-физические процессы. Человечеству может аукнуться загрязнение околоземного пространства — жаль, что тогда уже не будет в живых людей, бездумно создавших эти проблемы, и решать их придётся тем, кто только сегодня входит в жизнь.

Никто не знает, когда может взорваться эта экологическая мина замедленного действия. Безусловно, проблема не разрешится сама собой. Пренебрежительное отношение человека к проблеме захоронения отходов напоминает также о третьем законе экологии.

Третий закон

ПРИРОДА «ЗНАЕТ» ЛУЧШЕ (пусть в природе все идет своим чередом).

Иначе говоря, человеку нужно поддерживать порядок, существующий в природе, а не соревноваться с нею, считая свои решения наилучшими. В качестве примера можно привести некоторые пестициды. Поначалу они помогали фермерам вести борьбу с сорняками и истребляли практически всех опасных вредителей. Казалось, теперь-то небывалые урожаи обеспечены. Но все обернулось по-другому. Сорняки и насекомые оказывались устойчивыми к различным видами пестицидов, в то время как для животных и птиц, которые питаются насекомыми, а также для природы и человека эти вещества — ядовиты. Во всем мире насчитывается по меньшей мере миллионы таких пострадавших.

И в довершение всего появляется множество доказательств, что длительное применение пестицидов ни в коей мере не способствует повышению урожаев. Сегодня в Соединенных Штатах от насекомых погибает намного большая часть урожаев, чем до того как использование пестицидов резко увеличилось. Международный научно-исследовательский институт риса, расположенный на Филиппинах, также установил, что пестициды больше не повышают урожаи риса в странах юго-восточной Азии. И действительно, в Индонезии с 1987 года, благодаря финансируемой правительством программе, в которой ядохимикатам отводится весьма скромное место, достигнуто 15-процентное увеличение производства риса, несмотря на 65-процентное снижение использования пестицидов. И тем не менее каждый год земледельцы всего мира продолжают широко пользоваться ими.

Мы не имеем достоверной информации о механизме и функциях природы, поэтому легко вредим природным системам, стараясь их, как нам кажется, улучшить. Преобразование природы пагубно экономически и опасно экологически. В конечном итоге могут быть созданы условия, не пригодные для жизнедеятельности.

Существующее мнение об улучшении природы без указания экологического критерия улучшения лишено всякого смысла. Можно привести примеры об отстреле в свое время волков, которые оказались «санитарами леса», или об уничтожении в Китае воробьев, которые якобы губят посевы, но никто не подумал, что посевы без птиц будут погублены вредными насекомыми. Природные системы «сконструированы» по правилам, «цели» и «законы» которых не совпадают с нашими. Лес, поле, степь – всё это сложные системы, живущие по своим собственным законам, и отменить, их человеку не дано.

Четвёртый закон

НИЧТО НЕ ДАЁТСЯ ДАРОМ (за все нужно платить) .

Если мы не хотим вкладывать средства в охрану природы, то придется платить здоровьем, как своим, так и потомков. . Этот закон базируется на результатах возникновения и развития жизни на земле, на естественном отборе в процессе эволюции жизни. Так, для любого органического вещества, вырабатываемого организмами, в природе существует фермент, способный это вещество разложить. В природе ни одно органическое вещество не будет синтезировано, если нет средств для его разложения.

Вопрос об охране природы очень сложен. Ни одно наше воздействие на природу не проходит бесследно, даже если выполнены, казалось бы, все требования экологической чистоты. Хотя бы потому, что развитие экозащитных технологий требует высококачественных источников энергии. Даже если сама энергетика перестанет загрязнять атмосферу и гидросферу вредными веществами, все равно остается нерешенным вопрос теплового загрязнения. Согласно второму закону термодинамики, любая порция энергии, претерпев ряд превращений, рано или поздно перейдет в тепло. Пока еще мы не в силах состязаться с Солнцем по количеству поставляемой на Землю энергии, но наши силы растут. Мы горим желанием открыть новые источники энергии. Как правило мы высвобождаем энергию, накопленную когда-то разными формами вещества. Это гораздо дешевле, чем улавливать рассеянную энергию Солнца, но напрямую ведет к нарушению теплового баланса планеты. Не случайно средняя температура в городах на 2-3 (а иногда и больше) градуса выше, чем за пределами города в той же местности. Рано или поздно этот “бумеранг” к нам вернется.

Поэтому должен измениться сам подход к понятию экологической чистоты. Тем не менее любые вложения средств в охрану природы должны приветствоваться. Под лежачий камень вода не течет. Пусть методом проб и ошибок, но мы должны найти способы гармоничного интегрирования своего производства с биосферой планеты. И на первый план в мотивации человека должно выйти не получение наибольшей прибыли с меньшими затратами, а гармоничность производства. Где определяющую роль будет играть не рост личного дохода разработчика или производителя, а чистота их совести, степень осознания их ответственности перед природой.

Пока еще это звучит довольно утопично. Но все меняется. Уже сейчас разработка мероприятий по обеспечению экологической чистоты при проектировании некоторых производств составляет основную долю расходов. Создано и развивается интересное направление в проектировании, получившее название “Разработка благодатных технологий”. Здесь основным критерием оптимальности принимаемого решения выступает не какой-то технический или экономический показатель, а совесть разработчика. Насколько все это жизнеспособно, покажет будущее. Но без подобного рода поиска нового мировоззрения человек обречен.

2. 12 условий существования ноосферы

Вернадский, анализируя геологическую историю Земли, утверждает, что наблюдается переход биосферы в новое состояние - в ноосферу под действием новой геологической силы, научной мысли человечества

Однако в трудах Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования сущности материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних случаях он писал о ноосфере в будущем времени, в других в настоящем, а иногда связывал формирование ноосферы с появлением человека разумного или с возникновением промышленного производства.

Итак, что же такое ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Перечислим эти условия:

1. Заселение человеком всей планеты.

2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли.

4.Начало преимущества геологической роли человека над другими геологическими процессами, происходящими в биосфере.

5. расширение границ биосферы и выход в космос.

6. Открытие новых источников энергии.

7. Равенство людей всех рас и религий.

8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики.

9. Свобода научной мысли и научных исканий от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли.

10. Продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни.

11. Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения.

12. Исключение войн из жизни общества.

Проследим, насколько выполняются эти условия в современном мире.

Заселение человеком всей планеты.

Это условие выполнено. На Земле не осталось мест, где не ступала бы

нога человека. Она поселилась даже в Антарктиде.

2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами. Это условие также можно считать выполненным. С помощью радио и телевидения мы моментально узнаем о событиях в любой точке земного шара. Средства коммуникации постоянно совершенствуются, ускоряются, появляются такие возможности, о которых недавно трудно было мечтать. И здесь нельзя не вспомнить пророческих слов Вернадского: "Этот процесс - полного заселения биосферы человеком - обусловлен ходом истории научной мысли, неразрывно связан со скоростью сношений, с успехами техники передвижения, с возможностью мгновенной передачи мысли, ее одновременного обсуждения на всей планете".

До недавнего времени средства телекоммуникации ограничивались телеграфом, телефоном, радио и телевидением, о которых писал еще Вернадский. Имелась возможность передавать данные от одного компьютера к другому с помощью модема, подключенного к телефонной линии, документы на бумаге передавались с помощью факсимильных аппаратов. Только в последние годы развитие глобальной телекоммуникационной компьютерной сети Internet дал начало настоящей революции в человеческой цивилизации, которая входит сейчас в эру информации.

Рост и развитие сети Internet, совершенствование вычислительной и коммуникационной техники идет сейчас подобно тому, как идет размножение и эволюция живых организмов.

Если раньше сетью пользовались только исследователи в области информатики, государственные служащие и подрядчики, то теперь практически любой, если хочет, может получить доступ к ней. И здесь мы видим воплощение мечты Вернадского о благоприятной среде для развития научной работы, популяризации научного знания, об интернациональности науки.

Действительно, если раньше людей разделяли границы и огромные расстояния, то теперь, возможно, только языковой барьер.

Но если раньше для того, чтобы вышла в свет научная работа, чтобы научная мысль стала известной в мире, требовались годы, то сейчас любой ученый, имеющий доступ к сети Internet, может представить свой труд на обозрение всем пользователям сети, причем не только текст статьи и рисунки, но и подвижные иллюстрации, а иногда и звуковое сопровождение.

Сейчас сеть Internet - это мировое сообщество более 30 тысяч компьютерных сетей, которые взаимодействуют между собой. Вернадский писал: "Скоро можно будет сделать видными для всех события, происходящие за тысячи километров" Можно считать, что и это предсказание Вернадского сбылось.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли.

Это условие можно считать если не выполненным, то выполняющимся. Возникшая после второй мировой войны Организация Объединенных наций (ООН) оказалась гораздо более устойчивой и действенным, чем Лига наций, существовавшая в Женеве с 1919 г до 1946 гг.

4. Начало преимущества геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере.

Это условие также можно считать выполненным, хотя именно преобладание геологической роли человека в ряде случаев привело к тяжелым экологическим последствиям. Объем горных пород, вынимаются из глубин Земли всеми шахтами и карьерами мира, сейчас почти в два раза превышает средний объем лав и пеплов, выносимых ежегодно всеми вулканами Земли.

5. Расширение границ биосферы и выход в космос.

В работах последнего десятилетия жизни Вернадский не считал границы биосферы постоянными. Он подчеркивал расширение их в прошлом как итог выхода живого вещества на сушу, появления высокоствольной растительности, летающих насекомых, а позднее летающих ящеров и птиц. В процессе перехода в ноосферу границы биосферы должны расширяться, а человек должен выйти в космос. Эти предсказания сбылись.

6. Открытие новых источников энергии.

Условие выполнено, но, к сожалению, с трагическими последствиями. Атомная энергия давно освоена и в мирных, и в военных целях. Человечество явно не готово ограничиться мирными целями, более того - атомная сила вошла в наш век, прежде всего как военное средство и средство устрашения противостоящих ядерных держав.

Вопрос об использовании атомной энергии глубоко волновал Вернадского еще более полувека назад. В предисловии к книге "Очерки и речи" он пророчески писал: "Недалеко время, когда человек получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который даст ему возможность строить свою жизнь, как он захочет. Сумеет ли человек воспользоваться этой силой, направить ее на добро, а не на самоуничтожение? Дорос ли он до умения использовать ту силу, которую неизбежно должна ему дать наука?

7. Равенство людей всех рас и религий.

Это условие если не достигнуто, то, во всяком случае, достигается. Решительным шагом для установления равенства людей различных рас и вероисповеданий было разрушение в конце прошлого века колониальных империй.

8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики. Это условие соблюдается во всех странах с парламентской формой правления

9. Свобода научной мысли и научных изысканий от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли.

Трудно говорить о выполнении этого условия в стране, где еще совсем недавно наука находилась под колоссальным гнетом определенных философских и политических построений. Сейчас наука от таких притеснений свободна, однако из-за тяжелого экономического положения в науке многие ученые вынуждены зарабатывать себе на жизнь ненаучной трудом, другие уезжают за границу.

В развитых и даже развивающихся странах государственный и общественный строй создают режим максимального благоприятствования для свободной научной мысли.

О выполнении этого условия трудно судить объективно, находясь в стране, стоящей на пороге голода и нищеты, как об этом пишут все газеты.

Это условие не может считаться выполненной, однако первые шаги в направлении разумного преобразования природы во второй половине XX в. несомненно, начали осуществляться.

В современный период происходит интеграция наук на базе решения экологических задач. Вся система научного знания дает фундамент для решения экологических задач.

12. Исключение войн из жизни общества.

Это условие Вернадский считал чрезвычайно важным для создания и существования ноосферы. Но оно не выполнено и пока неясно, может ли быть выполнено. Мировое сообщество стремится не допустить мировой войны, хотя локальные войны еще уносят многие жизни.

Таким образом, мы видим, что налицо все те конкретные признаки, все или почти все условия, которые указывал Вернадский для того, чтобы отличить ноосферу от состояний биосферы, существовавших ранее. Процесс ее образования постепенный, и, вероятно, никогда нельзя будет точно указать год или даже десятилетие, с которого переход биосферы в ноосферу можно будет считать завершенным. Но, конечно, мнения по этому вопросу могут быть разные.

3.Экосистема. Сукцессии

Экосистема, или экологическая система— биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.

Экосистемы, приспосабливаясь к изменениям внешней среды, находятся в состоянии динамики. Эта динамика может относиться как к отдельным звеньям экосистем, так и к системе в целом. Динамика связана с адаптациями к внешним факторами к факторам, которые создает и сама экосистема.

Суточный тип динамики связан с изменениями в фотосинтезе и испарении воды растениями, с поведением животных. Экосистемы меняются и в многолетнем ряду. Периодически повторяющаяся динамика – циклические изменения, или флуктуации, а направленная динамика – поступательная, развитие экосистем.

Сукцессия – смена биоценозов и экосистем в целом.

Существует множество классификаций сукцессий, по показателям, способным меняться в ходе сукцессии или по причинам смен:

- по масштабу времени (быстрые, средние, медленные, очень медленные),

- по обратимости (обратимые и необратимые),

- по степени постоянства процесса (постоянные и непостоянные),

- по происхождению (первичные и вторичные),

- по тенденциям изменения продуктивности (прогрессивные и регрессивные),

- по тенденции изменения видового богатства (прогрессивные и регрессивные),

- по антропогенности (антропогенные и природные),

- по характеру происходящих во время сукцессии изменений (автотрофные и гетеротрофные).

В зависимости от целей исследователя, подобные классификации можно строить на любом логическом основании, а число их можно увеличивать до бесконечности. Так, например, П. Д. Ярошенко (1950) указывал на необходимость разделения антропогенных смен на смены в социалистических странах и смены в капиталистических странах.

Если классифицировать сукцессии на основе протекающих процессов, то можно выделить две основные группы: эндогенные, происходящие в результате функционирования сообществ, и экзогенные, происходящие в результате внешнего воздействия. Движущей силой эндогенных сукцессий является несбалансированный обмен сообществ.

1. Первичная сукцессия – развитие происходит на безжизненном субстрате (заброшенные песчаные карьеры). Сукцессионные ряды заканчиваются относительно мало изменяющимися экосистемами. Их называют климаксными. Характерные закономерности сукцессии в том, что каждой присущ набор видов, характерных для данного региона наиболее приспособленных к определенной стадии развития сукцессионного ряда. Различными являются и завершающие сообщества. Видовой состав климаксных сообществ может существенно различаться. Общее – экосистемы объединяет сходство видов-эдификаторов.

Прежде чем сформируется климаксное сообщество (экосистема), ему предшествует ряд промежуточных стадий. В одном и том же районе может сформироваться несколько завершающих экосистем (теорияполиклимакса). Например, в лесной зоне в качестве климаксных рассматривают луговые экосистемы. Сторонники теории моноклимакса (одно сообщество) считают, что луга в лесной зоне долго существуют только в результате их использования (скашивания). При прекращении существующая экосистема создает неблагоприятные условия для обитающих. На смену им придут лесные сообщества. Сукцессионные смены связывают с истощением почвы и вымиранием в ней организмов (почвоутомление). Вместе с природными факторами причиной динамики экосистем выступает человек. Им разрушено много коренных экосистем. К сменам экосистем, например, относят такие виды деятельности человека, как осушение болот, чрезмерные вырубки леса и т. п.