8

ЛЕКЦІЯ 5

ТЕМА: ЕКОЛОГІЧНІ ЗАКОНИ. БІОРІЗНОМАНІТНІСТЬ ТА ЇЇ ЗБЕРЕЖЕННЯ.

ПЛАН

1. ЕКОЛОГІЧНІ ЗАКОНИ. ЗАКОНИ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ. НООСФЕРА.

2. БІОРІЗНОМАНІТНІСТЬ.

3. ЗБЕРЕЖЕННЯ БІОРІЗНОМАНІТНОСТІ. ЗАПОВІДНА СПРАВА.

1. ЕКОЛОГІЧНІ ЗАКОНИ.

Екологія – молода наука і через те вона ще не сформулювала своїх законів із математичною точністю. Поки що прийнято вважати, що екологічні закони – це середньостатистичні прояви певних причинно зумовлених явищ.

Більшість екологічних законів та принципів сформулював американський еколог Б. Коммонер у 1974 р., він звів їх до 4 основних екологічних законів:

УСЕ ПОВ’ЯЗАНО З УСІМ. Всі зв’язки в біосфері реалізуються за принципами зворотного негативного зв’язку (система «хижак-жертва»), прямих зв’язків, також завдяки різноманітним взаємодіям, що взаємо виключають одна одну. За рахунок цих зв’язків формуються гармонійні системи кругообігу речовин і енергії. Будь-яке втручання в роботу збалансованого механізму біосфери викликає відповідь одразу за багатьма напрямами, що робить складним прогнозування в екології.

УСЕ МАЄ КУДИСЬ ДІВАТИСЯ. На прикладі біологічного круговороту видно, що рештки й продукти життєдіяльності одних організмів є в природі джерелом існування інших. Людина не створила такого кругообігу у своїх господарських системах. Так створена людиною продукція та відходи від її споживання постійно нагромаджуються у біосфері повністю не перетворюючись.

ПРИРОДА ЗНАЄ КРАЩЕ. Так Б. Коммонер говорить: «Живе складається з багатьох тисяч різноманітних органічних сполук, людині здається, що принаймні деякі з них можуть бути поліпшені, якщо замінити їх якимось штучним варіантом природної субстанції». Таке штучне введення органічних речовин, які не існують в природі, а створені людиною і беруть участь у живій системі швидше буде мати негативні наслідки аніж позитивні. Одним фактом є те, що для будь-якої органічної субстанції, виробленої живими істотами, в природі є фермент, здатний її розкласти. Коли людина синтезує нову органічну сполуку, яка за структурою значно відрізняється від природних речовин, цілком ймовірно, що для неї немає розкладального ферменту, й ця речовина «накопичуватиметься». За другим законом можна визначити наслідки такої діяльності.

НІЩО НЕ ДАЄТЬСЯ ЗАДАРМА. «Глобальна екосистема являє собою єдине ціле, в межах якого ніщо не може бути вигране або витрачене й яке не може бути об’єктом загального поліпшення: все, що вилучається з неї людською працею, має бути відшкодоване. Сплати цієї не можна уникнути, але можливо лише відстрочити». Б. Коммонер.

Природні ресурси не нескінчені, людина в процесі своєї діяльності бере в «борг» частину продукції природи, залишаючи під заставу ті відходи й ті забруднення, яким не може або не хоче запобігти. Цей борг зростатиме доти, доки існування людства не опиниться під загрозою й люди сповна не усвідомлять необхідність усунення негативних наслідків своєї діяльності, це усунення потребує великих затрат.

ЗАКОНИ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ

ЗАКОН НЕОБОРОТНОСТІ ЕВОЛЮЦІЇ. Еволюційні зміни живих організмів вирізняються необоротністю (закон Л. Долло еволюція – необоротний процес, і організм не може повернутися до колишнього стану, вже здійсненного в його предків), причому в цілому еволюція має прогресивний характер, що виражається у підвищенні під час геологічної історії морфологічної складності, енергетичного рівня життєвих процесів та ефективності розмноження, поліпшення сприйняття сигналів, які надходять із зовнішнього середовища, і здатності реагувати на зовнішні подразники, зменшенні залежності від середовища. Історичний розвиток живих організмів спричиняє ускладнення їхньої організації через наростаючий розподіл функцій і спеціалізацію органів, які виконують ці функції.

АКСІОМИ ТЕОРЕТИЧНОЇ БІОЛОГІЇ щодо вирізнення живого і неживого:

1. Всі живі організми відповідають єдності фенотипу та генотипу, останній передається в спадок від покоління до покоління АКСІОМА О.ВЕЙСМАНА

2. Генетична програма організму утворюється матрично, як матриця, на якій формується ген наступного покоління з використанням гену попереднього покоління АКСІОМА М.К. КОЛЬЦОВА

3. У Процесі передачі з покоління в покоління генетичні програми змінюються випадково та спрямовано, і лише випадково такі зміни можуть виявитися вдалими в даному середовищі ПЕРША АКСІОМА Ч. ДАРВІНА

4. Випадкові зміни генетичних програм при становленні генотипу підсилюються в багато разів АКСІОМА М.В. ТІМОФЄЄВА-РЕСОВСЬКОГО

5. Підсилені в багато разів зміни генетичних програм піддаються відборові умовами зовнішнього середовища ДРУГА АКСІОМА Ч. ДАРВІНА.

ПРАВИЛО ПОСИЛЕННЯ ІНТЕГРАЦІЇ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ ШМАЛЬГАУЗЕНА

Біологічні системи в процесі еволюції стають дедалі більш інтегрованими, з усе більш розвинутими регуляторними механізмами, які забезпечують інтеграцію.

Інтеграція в екосистемі проявляється у залучені до неї більшого розмаїття складових, поєднанні їх речовинними, енергетичними та інформаційними стосунками та поступовому еволюційному перетворенні на цілісний «організм».

ЗАКОНИ Д. ЧІРАСА

1. Рециклічності, або повторного багаторазового використання найважливіших речовин;

2. Постійного відновлення ресурсів;

3. Консервативного споживання, коли живі істоти споживають лише те, й у такій кількості, яка їй необхідна;

4. Популяційного контролю – природа не допускає вибухоподібного росту популяцій, регулюючи кількість особин того чи іншого виду створенням відповідних умов для його існування та розмноження.

Закон внутрішньої динамічної рівноваги екосистем і його слідства

Закон внутрішньої динамічної рівноваги екосистем Реймерса Н.Ф.: речовина, енергія, інформація і динамічні якості окремих природних систем і їх ієрархії взаємозв'язані настільки, що будь-яка зміна одного з цих показників викликає супутні функціонально-структурні, кількісні і якісні зміни, що зберігають загальну суму речовинно-енергетичних, інформаційних і динамічних якостей системи, де ці зміни відбуваються, або в їх ієрархії.

Даний закон розкриває механізм екологічного балансу. Навколишнє середовище знаходиться в стані динамічної рівноваги. Вона безперервно балансує, вирівнюючи народження і смерть, мікро- і макроеволюцію, різні енергетичні і хімічні процеси.

При зовнішній дії рівновага в екосистемі може порушитися. Щоб цього не відбулося, системи вимушені своєчасно реагувати на зміни потоків речовини і енергії. При цьому сума динамічних якостей, інформації, речовини і енергії в системах залишається незмінною, хоча самі елементи кількісно змінюються. Цю закономірність можна представити у вигляді рівняння: а+b+c+d=f. А, b, з і d можуть мінятися, а сума f залишається постійною (f==const). Проте рівняння справедливе до тих пір, поки процеси в природі відбуваються самі собою.

Людська діяльність відчутно міняє структуру екосистем. Люди або дуже багато беруть з екосистеми, або дуже багато вносять в неї нових елементів різної властивості. Тому динамічна рівновага порушується, змінюється сума компонентів системи.

Справедливість закону внутрішньої динамічної рівноваги можна наочно продемонструвати на прикладах взаємодії людини з природними екосистемами (приаральськая, азовська, волзько-каспійська та інші екологічні катастрофи).

З розглянутого закону витікають 4 важливі слідства,

1. Будь-які зміни середовища (речовини, енергії, інформації, динамічних якостей екосистеми) неминуче приводять до розвитку природних ланцюгових реакцій, що йдуть у бік нейтралізації виробленої зміни або формування нових природних систем, утворення яких при значних змінах середовища може прийняти необоротний характер.

Під ланцюговою реакцією в природі розуміється ланцюг природних явищ, кожне з яких спричиняє за собою зміну інших, пов'язаних з ним явищ.

Підтвердженням дії даної закономірності є наступні приклади. Розораний луг через деякий час за відсутності подальшої дії повертається в природний початковий стан, тобто спостерігається нейтралізація вироблених змін.

При сильному забрудненні озеро втрачає можливість самоочищення, розвиваються анаеробні організми, і воно перетворюється на болото, тобто формується нова природна система.

2. Взаємодія речовинно-енергетичних екологічних компонентів (енергія, гази, рідини, продуценти, консументи і т.д.), інформації і динамічних якостей природних систем нелінійна, тобто слабка дія або зміна одного з показників може викликати сильні відхилення в інших і у всій системі в цілому.

Наприклад, малі відхилення в газовому складі атмосфери у зв'язку з її забрудненням оксидами сірі і азоту викликають величезні зміни в екосистемах суші і водного середовища. Саме вони призводять до виникнення кислотних опадів, які, у свою чергу, викликають деградацію і загибель лісів, обезриблення озер і т.п. Так і абсолютно незначна зміна концентрації вуглекислого газу в атмосфері веде до посилення парникового ефекту.

3. Зміни у крупних екосистемах відносно незворотні - проходячи за ієрархією екосистем від верху до низу, від місця дії до біосфери в цілому, вони міняють глобальні процеси і тим самим переводять її на новий еволюційний рівень.

Підтверджують дане слідство приклади, приведені в попередньому пункті. Зміни хімічного складу атмосфери, її температури, вогкості, освітленості і т.п. призводять до виникнення нових, більш пристосованих до нових умов екологічних систем, тобто направляють еволюцію біосфери. При цьому екологічна система не може знову повернутися до колишнього стану (навіть при встановленні початкових умов середовища), як і організм (вигляд, популяція) не в змозі повторити повністю своїх предків або повернутися від старості до народження.

4. Будь-яке місцеве перетворення природи викликає в біосфері і в її крупних підрозділах у відповідь реакції, що призводять до відносної незмінності еколого-економічного потенціалу, збільшення якого можливе лише шляхом значного зростання енергетичних вкладень.

Змінюючи динамічний врівноважний стан природних систем за допомогою значних вкладень енергії для збільшення одержуваної корисної продукції (урожаю) або створення сприятливої для життя і діяльності людини стану середовища, люди порушують співвідношення енергетичних компонентів. Якщо ці зрушення гаснуть в ієрархії природних систем і не викликають термодинамічного розладу, положення сприятливе або, в усякому разі, терпимо. Проте зайве вкладення енергії і виникаючий в результаті речовинно-енергетичний розлад ведуть до зниження природно-ресурсного потенціалу аж до опустинювання території, що відбувається без компенсації. Іноді виникають ситуації, коли "чим більше за пустель ми перетворюємо на сади, тим більше садів ми перетворюємо на пустелі". При цьому через нелінійність процесів опустинювання за темпами значно випереджає створення "квітучих садів".