2.3 Основні біологічні закони, принципи і правила екології, їх загальна характеристика.

До основних біологічних законів екології можна віднести: закон мінімуму, закон генетичного різноманіття, основний фізіологічний закон екології та принцип засновника.

Основний фізіологічний закон екології полягає у відповідності умов зовнішнього і внутрішнього середовища можливостям і генетичній приреченості його фізіологічної системи.

Зважаючи на те, що внутрішнє середовище організму, крім корисних, може мати і шкідливі компоненти (організми-паразити, віруси тощо), цей закон надає внутрішньому середовищу такого ж значення, як і зовнішньому.

Внутрішнє середовище в значній мірі залежить від зовнішнього і від генетичної природи безпосередньо організму. Саме організм забезпечує характер процесів метаболізму.

Закон мінімуму (Ю. Лібіха) стверджує, що виносливість організму (екосистеми) визначається найслабкішою ланкою в ланцюгу його екологічних потреб, тобто, життєві можливості лімітують екологічні фактори, кількість і якість яких наближаються до необхідного для організму (екосистеми) мінімуму. Подальше їх зменшення призводить до загибелі організму, або деструкції екосистем, оскільки порушує їх цілісність і життєздатність.

Закон генетичного різноманіття. Згідно з законом генетичного різноманіття все живе генетично різне і має тенденцію до збільшення біологічної різноманітності. Двох генетично абсолютно схожих особин, вегетативних ліній, а тим більше видів, в природі не існує. Якщо принцип різноманіття умов існування живого пояснює різноманітність його форм, то закон генетичного різноманіття діє навіть в межах окремих видів, обумовлюючи оригінальність і неповторність кожного індивідуума.

На думку вчених, причина абсолютної ідентичності між організмами одного виду полягає в такій властивості живої матерії, як диференціація, тобто наявність в цілому сукупностей спеціалізованих частин, рівнів і взагалі відмінностей, які виникли під впливом величезної множини факторів.

Генетичне різноманіття живих організмів не роз'єднує живу речовину, а навпаки, є умовою для підвищення рівня упорядкованості її структури і функціональних можливостей. Специфіка високого різноманіття живого полягає в тому, що кожний індивідум обмінюється з навколишнім середовищем речовиною і інформацією. Отже, біологічні системи є відкритими системами, які в певній мірі протидіють зростанню ентропії.

Принцип засновника поодинокі особини – засновники нової колонії або популяції – несуть у собі лише частину загальної генетичної інформації, властивої виду. Екологічний зміст цього загально біологічного принципу в тому, що скорочення чисельності особин виду, їхнього зникнення в природних острвцях (у разі виникнення інсулярності, розділення, острівного характеру місць помешкання), у т.ч. відповідно до закону збіднення різновидів живої речовини в острівних її згущеннях, а потім заселення цих острівців поодинокими піонерними особинами-засновниками поступово веде до втрати генетичної інформації. Врешті-решт може відбуватися деградація видів та створення ними біотичних угруповань.

До основних енергетичних законів екології можна віднести: закон піраміди енергій, закон однонаправленості потоку енергії і закон (принцип) енергетичної провідності.

Закон піраміди енергій постулює той факт, що з одного трофічного рівня піраміди переходить на наступний її рівень у середньому не більше 10% енергії. Таким чином, закон піраміди енергій, як і правило 10%, постулюють одну і ту ж природну закономірність: розподіл енергії між організмами і їх співтовариствами залежить від того, до якого трофічного рівня вони належать. Відповідна біомаса цих видів у межах біогеоценозїв чи екосистем різного рівня буде пропорційна їх енергетичним потребам.

Закон піраміди енергій тісно пов'язаний із правилом ступеня перетворення природних систем, згідно з яким їх експлуатація повинна мати певні межі, що дають можливість цим системам зберігати свої основні властивості: самоорганізацію і саморегуляцію.

Закон однонаправленості потоку енергії визначає не кількісні характеристики потоку енергії, а її направленість.

Майже вся накопичена продуцентами енергія витрачається на підтримку життєдіяльності організмів і переходить в теплову енергію або енергію низької якості. Якщо вважати, що розсіяна енергія не здатна переходити в роботу, то можна умовно вважати, що відсутня дія закону збереження енергії в екосистемах.

Розсіяна енергія збільшує ентропію середовища, тобто є тією часткою енергії, з якої неможливо отримати ніякої користі. Таким чином, екологічний закон однонаправленості потоку енергій є специфічним проявом в екосистемах і в біосфері в цілому більш глобального закону природи: спрямованості в один бік всіх довільних процесів, тобто другого закону термодинаміки.

Закон (принцип) енергетичної провідності є одночасно енергетичним і системним законом екології. Він констатує, що потоки речовини, енергії і інформації в цілісних системах є, як правило, наскрізними.

Зазначимо, що потоки енергії і речовини в екосистемах хоча і є наскрізними, проте мають свою специфіку.

Потік енергії на виході з екосистеми не може бути еквівалентним початковому. Наскрізного потоку енергії в екосистемах не існує. Значна частина її переходить в теплову і, згідно з другим законом термодинаміки, безповоротно розсіюється. Це свідчить про те, що закон збереження енергії в екосистемах відсутній. І це зрозуміло, оскільки вони не є ізольованими системами.

Що ж стосується інформації, то вона виникає в середині екосистем, її носіями є живі організми. Джерелом інформації є властивості об'єктів і явищ навколишнього середовища, які сприймаються органами чуття живих організмів і набувають форму його відображення. Передача інформаційних потоків від одного виду живого іншому в екосистемах, на думку вчених, не відбувається. Говорити про наскрізний потік інформації в екосистемах можна лише в деяких випадках. Інформація, як певна форма відображення, визначає форму поведінки живого організму. Інформація здатна накопичуватися і сприяє збереженню біогенної речовини.

Таблиця 1. Роль та значення екологічних законів.

№ пп	Закон	Приклади	Використання законів в інших наукових галузях	Практичне значення закону
1	2	3	4	5
1
2
3…

Таблиця 2. Класифікація законів.

№ пп	Аутекологічні	Популяційні	Екосистемні	Енергетичні	Еволюційні	Природо-ресурсні
1	2	3	4	5	6	7
1
2
3…

Контрольні питання:

1. Як екологічні закони характеризують самовідновлення, саморегулювання екосистем?

2. Перелічити закони, які стверджують про раціональне використання енергії.

3. Ототожніть закони Б.Коммонера та Д.Чіраса із філософськими та соціальними законами.

4. Як людина використовує знання законів щодо збереження балансу у довкіллі? Наведіть приклади.

5. Перелічити закони, які можна віднести до енергетичних (І група) та системних або системоутворюючих (ІІ група).

6. Як різні науковці визначають термін «система»? Наведіть приклади із визначеннями.

7. В чому полягає різниця між екологічними системами та іншими системами?

8. Охарактеризуйте самовдосконалення кожного рівня життя (від ДНК … до Всесвіту).

9. Які закони характеризують еволюцію довкілля? Наведіть приклади із визначеннями.

Список рекомендованої літератури:

• Білявський Г.О., Падун М.М., Фурдуй Р.С. Основи загальної екології, - К.: Либідь, 1995 . –368 с.

• Білявський Г.О., Фурдуй Р.С. Практикум з загальної екології. – К.: Либідь, 1997. – 158 с.

• Винничук М.М., Долгілєвич М.Й. Основи екології. – Житомир: ЖІТІ, 2001.

• Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. – Кишинев: Гл. ред. Молд. Сов. Энцикл., 1990. – 408 с.

• Мусієнко М.М., Серебряков В.В., Брайон О.В.. Екологія. Охорона природи: Словник-довідник. – К.: Т-во «Знання», КОО, 2002. -550 с.

• Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975. – 436 с.

• Радкевич В.А. Экология. - Мн., 1997. – 160 с.

• Шварц С.С. Экологические закономерности эволюции. – М., 1980. – 278 с.