Лабораторна робота 1 Закони екології і їх значення в сільськогосподарському виробництві

Як і будь-яка наука, екологія виявляє закономірності протікання процесів, що вивчаються, і формулює їх у вигляді коротких логічних і перевірених практикою положень - законів.

Основні закони екології:

Закон біогенної міграції атомів (В.І.Вернадського): міграція хімічних елементів на земній поверхні і в біосфері в цілому здійснюється при безпосередній участі живої речовини - біогенна міграція, протікає в середовищі, геохімічні особливості (О₂, СО₂, Н₂ і так далі) якого обумовлені живою речовиною. Згідно цьому закону, розуміння загальних хімічних процесів, що протікали і протікають в шарах біосфери неможливо без врахування біотичних чинників, у тому числі і еволюційних.

Закон физико-хімічної єдності живої речовини: загальнобіосферний закон - жива речовина у фізико-хімічному відношенні при всій різноякісності живих організмів настільки схожі за фізико-хімічними властивостями схожі, що шкідливе для одних не байдуже для інших (наприклад, забрудники).

Принцип Реді: живе походить лише від живого, між живою і неживою речовиною існує неподоланний кордон, хоча і відбувається постійна взаємодія.

Закон єдності «організм - середовище»: життя розвивається в результаті постійного обміну речовиною і інформацією на базі потоку енергії в сукупній єдності середовища і організмів, що населяють її. Організми не в змозі існувати без контакту з довкіллям і іншими організмами, що населяють його.

Закон безповоротності еволюції Л. Полло: організм (популяція, вид) не може повернутися до колишнього стану, вже пройденого у ряді його предків, навіть повернувшись в середовище їх існування.

Разом із загальноприйнятими законами екології існує ряд законів, які безпосередньо впливають на сільськогосподарське виробництво (рослинництво, тваринництво і ін. галузі). Ці закони необхідно розглянути детальніше.

Закон обмежуючого чинника (закон мінімуму Ю. Лібіха), який свідчить, що найбільш значимим є той чинник, який більш за все відхиляється від оптимальних для організму значень і від нього залежить в даний момент виживання особин. Більш того, речовиною, що присутня у мінімумі управляється зростання і розвиток, як культурних рослин, так і сільськогосподарських тварин. Як наочну ілюстрація закону мінімуму Лібіха часто змальовують бочку, в якій створюючі бічну поверхню дошки мають різну висоту (мал. 3).

Д овжина найкоротшої дошки визначає рівень, до якого можна наповнити бочку водою. Отже, довжина цієї дошки - лімітуючий чинник для кількості води, яку можна налити в бочку. Довжина інших дощок вже не має значення.

Пояснимо закон мінімуму Лібіха на конкретних прикладах. У ґрунті містяться всі елементи мінерального живлення, необхідні для даного виду рослин, окрім одного з них, наприклад бору. Зростання рослин на такому ґрунті буде сильно пригнічено або взагалі неможливо. Якщо ми тепер додамо в ґрунт потрібну кількість бору, це призведе до збільшення урожаю. Але якщо ми вноситимемо будь-які інші хімічні сполуки (наприклад, азот, фосфор, калій) і навіть доб'ємося того, що всі вони міститимуться в оптимальних кількостях, а бор буде відсутній, це не дасть жодного ефекту. Так само, якщо кислотність (рН) ґрунту відхиляється від оптимуму, наприклад для озимої іржі, то жодні агротехнічні заходи, окрім вапнування, що знижує кислотність, не допоможуть істотно збільшити врожайність цієї культури на даному полі. Закон мінімуму Лібіха відноситься до всіх чинників, що впливають на організм (абіотичні і біотичні). Сформульований закон застосовний як до рослин, так і тварин.

Проте, як показав В. Шелфорд (1913), лімітуючим чинником може бути не лише нестача, але і надлишок чинників, таких як, наприклад, тепло, світло і вода. Уявлення про лімітуючий вплив максимуму нарівні з мінімумом він сформулював в законі толерантності (З. Шелфорда): лімітуючим чинником процвітання організму (виду) може бути як мінімум, так і максимум екологічної дії, діапазон між якими визначає величину витривалості (толерантності) організму до даного чинника. Завдяки цьому закону з початку ХХ століття були проведені багаточисельні дослідження і стали відомі межі існування для багатьох рослин і тварин.

Закон оптимуму: будь-який екологічний чинник має певні межі позитивного впливу на живі організми. Цей закон витікає з попередніх двох законів, проте підкреслює важливість оптимальних значень екологічних чинників на життєдіяльність живих організмів.

Закон (принцип) виключення Гаузе: два види не можуть існувати на одній і тій же місцевості, якщо їх екологічні потреби ідентичні, тобто якщо вони займають одну і ту ж екологічну нішу.

У 1974 р. Б. Коммонер висунув ряд положень, які сьогодні називають законами екології: 1) все пов'язано зі всім; 2) все повинно кудись дітись; 3) природа «знає» краще; 4) ніщо не дається дарма.

Перший закон «Все пов'язано зі всім» відображає існування складної мережі взаємодій в природі. Він застерігає людину від необдуманої дії на окремі частини екосистем, що може привести до непередбачених наслідків.

Другий закон «Все повинно кудись дітись» витікає з фундаментального закону збереження матерії. Він дозволяє по-новому розглядати проблему відходів матеріального виробництва. Величезні кількості речовин витягнуто із Землі, перетворено в нові з'єднання і розсіяно в довкіллі без врахування того факту, що «все кудись дівається». І як результат - великі кількості речовин часто накопичуються там, де в природі їх не повинно бути.

Третій закон «Природа знає краще» виходить з того, що «структура організму нинішніх живих істот або організмів сучасної природної екосистеми - найкращі в тому сенсі, що вони були ретельно відібрані з невдалих варіантів і що будь-який новий варіант, швидше за все, буде гірший за той, що існує нині». Цей закон закликає до ретельного вивчення природних біо- і екосистем, свідомого відношення до перетворюючої діяльності. Без точного знання наслідків перетворення природи недопустимі жодні її «поліпшення».

Четвертий закон «Ніщо не дається дарма», об'єднує попередні три закони, тому що біосфера як глобальна екосистема є єдиним цілим, в рамках якого нічого не може бути виграно або втрачено, і яка не може бути об'єктом загального поліпшення; все, що було витягнуто з неї людською працею, повинно бути відшкодовано. Платежу по цьому векселю не можна уникнути, він може бути лише відстрочений.