Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Приложение В. Законы, правила и принципы экологии, рационального природопользования и охраны природы
Законы, правила и принципы экологии, рационального природопользования и охраны природы
Аксиома адаптированности Ч. Дарвина: каждый вид адаптирован к строго определенной, специфичной для него совокупности условий существования.
Биогенетический закон (Э. Геккеля и Ф. Мюллера): каждая особь на ранних стадиях онтогенеза повторяет некоторые основные черты строения своих предков, иначе говоря, онтогенез (индивидуальное развитие) есть краткое повторение филогенеза (эволюционного развития).
Закон генетического разнообразия: все живое генетически различно и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности. Двух генетически абсолютных особей (кроме однояйцевых близнецов, немутирующих клонов, вегетативных линий и немногих других исключений), а тем более видов живого в природе быть не может.
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 константности количества живого вещества биосферы (В.И. Вернадского): количество (биомасса) живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Согласно этому закону любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемо влечет за собой такую же по размеру его перемену в каком-либо регионе, но с обратным знаком.
Закон максимума биогенной энергии (энтропии) В.И. Вернадского – Э.С. Бауэра: любая биологическая или биокосная система, находясь в состоянии динамического подвижного равновесия с окружающей средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду, если этому не препятствуют внешние факторы.
Закон минимума (основной закон) (Ю. Либиха): выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, то есть жизненные возможности лимитируются экологическими факторами, 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 (например, одно вещество другим, функционально и химически близким).
Закон незаменимости биосферы: биосферу нельзя заменить искусственной средой.
Закон необратимости эволюции (Л. Долло): организм (популяция, вид) не сможет вернуться к прежнему состоянию, уже существовавшему в ряду предков. Также закон может быть распространен не экологические системы, которые не могут повторяться уже потому, что не могут повториться составляющие их организмы.
Закон однонаправленности потока энергии: с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой более высокий уровень в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень энергии. Обратный поток с более высоких на более низкие уровни намного слабее – не более 0,25 %. Поэтому говорить о «круговороте энергии» нельзя. См. Закон пирамиды энергии (Р. Линдемана).
Закон пирамиды энергии (Р. Линдемана): с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень в среднем не более 10 % энергии.
Закон развития природной системы за счет окружающей ее среды: любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды; абсолютно изолированное саморазвитие невозможно. Из закона вытекают следствия, имеющие важное теоретическое и практическое значение:
1. Абсолютно безотходное производство невозможно (оно равнозначно созданию вечного двигателя).
2. Любая более высокоорганизованная система, 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 снижения энергетической эффективности природопользования: с ходом исторического времени при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии. Увеличиваются и энергетические расходы на одного человека: расход энергии на одного человека (в ккал/сут.) в каменном веке был порядка 4 тыс., в аграрном обществе – 12 тыс., в индустриальную эпоху – 70 тыс., а в передовых развитых странах настоящего времени – 230–250 тыс.
Закон толерантности (В. Шелфорда): лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору. «Грубо говоря, плохо и недокормить и перекормить, все хорошо в меру» (Н.Ф. Реймерс).
Закон усложнения организации организмов (К.Ф. Рулье): историческое развитие живых организмов (природных систем) приводит к усложнению их организации путем дифференциации функций и органов (подсистем), выполняющих эти функции.
Закон физико-химического единства живого вещества (В.И. Вернадского): все живое вещество Земли физико-химически едино, что не исключает биогеохимических различий.
Закон Харди-Вайнберга – относительные частоты аллелей в популяции остаются неизменными из поколения в поколение, если соблюдаются следующие условия: популяция велика; в популяции осуществляется свободное скрещивание; отсутствует отбор; не возникает новых мутаций; нет миграции новых генотипов в популяцию или из популяции.
Закон эмерджентности: система обладает особыми свойствами, не присущими ее отдельным элементам. Например, молекула обладает иными свойствами, чем составляющие ее атомы.
«Законы» экологии Б. Коммонера:
1) все связано со всем;
2) все должно куда-то деваться;
3) природа «знает» лучше;
4) ничто не дается даром.
Первый закон «Все связано со всем» отражает взаимосвязанность множества природных объектов. Он предостерегает человека от необдуманного воздействия на биосферу и ее компоненты, что может привести к непредвиденным последствиям. Второй закон «Все должно куда-то деваться» следует из фундаментального закона сохранения материи. Он требует по-новому рассматривать проблему вещественных и энергетических отходов материального производства. Третий закон «Природа знает лучше» подразумевает, что сложившиеся в ходе эволюции и прошедшие жесткий естественный отбор организмы и их сообщества, а также сформировавшиеся между ними отношения – это наиболее оптимальные системы. Любое вмешательство в них человека скорее ухудшит их состояние, чем улучшит. Четвертый закон «Ничто не дается даром» подразумевает, что за воздействие на биосферу и ее компоненты придется рано или поздно платить.
Правило А. Уоллеса: по мере продвижения с севера на юг видовое разнообразие увеличивается. Причина в том, что северные биоценозы исторически моложе и находятся в условиях меньшего поступления энергии Солнца.
Правило Аллена: выступающие части тела теплокровных животных в холодном климате короче, чем в теплом, чтобы отдавать в окружающую среду меньше тепла.
Правило Бергмана: у теплокровных животных средние размеры тела особей больше у популяций, живущих в более холодных частях ареала вида.
Правило биологического усиления: при переходе на более высокий уровень экологической пирамиды накопление ряда веществ, в том числе токсичных и радиоактивных, увеличивается при мерно в такой же пропорции.
Правило биоценотической надежности: надежность биоценоза зависит от его энергетической эффективности в данных условиях среды и возможности структурно-функциональной перестройки в ответ на изменение внешних воздействий.
Правило Вант-Гоффа: увеличение температуры тела на 10 °С, как правило приводит к ускорению химических процессов в 2–3 раза. Это важно при изменении температуры организмов и окружающей среды.
Правило взаимоприспособленности организмов в биоценозе К. Мебиуса – Г.Ф. Морозова: виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное целое. В природе нет полезных и вредных видов живых организмов, они все нужны и служат друг другу и приспособлены друг под друга.
Правило географического оптимума: в центре видового ареала обычно существуют оптимальные для вида условия существования, ухудшающиеся к периферии области обитания вида.
Правило Глогера: окраска животных в холодном и сухом климате сравнительно светлее, чем в теплом и влажном.
Правило десяти процентов: среднемаксимальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой 10 % (от 7 до17 %) энергии (или вещества в энергетическом выражении), как правило, не ведет к неблагоприятным для экосистемы (теряющего энергию трофического уровня) последствиям. В стационарных популяциях изъятие 10–40 % особей также не ведет к выведению популяции из стационарного состояния. В нестационарных популяциях при их росте возможно изъятие до 90 % особей, что не предотвращает дальнейшего увеличения численности. В то же время из популяций, снижающих численность, изъятие особей может привести к полному исчезновению.
Правило обязательности заполнения экологических ниш: пустующая экологическая ниша всегда и обязательно бывает естественно заполнена.
Правило одного процента: изменение энергетики природной системы в пределах 1 % выводит природную систему из равновесного состояния. Все крупномасштабные явления на поверхности Земли, как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую 1 % энергии солнечного излучения, падающего на поверхность нашей планеты.
Правило островного измельчения: особи видов животных, обитающих на островах, как правило, мельче таких же материковых особей, живущих в аналогичных условиях.
Правило пищевой корреляции (В. Уини-Эдвардса): в ходе эволюции сохраняются только те популяции, скорость размножения которых скоррелирована с количеством пищевых ресурсов среды их обитания. При этом скорость размножения всегда ниже максимально возможной, и постоянно остается запас пищевых ресурсов. Отступление от этого правила ведет к тому, что популяция остается без пищи и вымирает или снижает темпы размножения.
Принцип исключения Г.Ф. Гаузе (теорема Гаузе): два вида не могут сосуществовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны, то есть они занимают одну и ту же экологическую нишу.
Принцип Ле Шателье-Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.
Принцип минимального размера популяций: существует минимальный размер популяции, ниже которого ее численность не может опускаться.
Принцип разнообразия (А. Тинемана): чем разнообразнее условия биотопа, тем больше видов в биоценозе.
Принцип Реди: живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница. Данный принцип был заново сформулирован В.И. Вернадским в 1924 году.
Принцип сохранения упорядоченности (И. Пригожина): в открытых системах энтропия не возрастает, а уменьшается до тех пор, пока не достигается минимальная постоянная величина, всегда больше нуля.