Законы Б.Коммонера – внутреннего динамического равновесия; «все» или «ничего» (Х.Боулича); закон генетического разнообразия

Реферат

по предмету: « Экология региона»

на тему: «Законы Б.Коммонера – внутреннего динамического равновесия; «все» или «ничего» (Х.Боулича); закон генетического разнообразия».

3

Содержание

Введение

1. Закон внутреннего динамического равновесия

2. Закон «все или ничего»

3. Закон генетического разнообразия

Заключение

Литература

3

Введение

Закон – необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе. Он выражает общие отношения, связи, присущие всем явлениям данного рода, класса. Существует три основные группы законов: специфические, или частные (например, закон сложения скоростей в механике); общие для больших групп явлений (например, закон сохранения и превращения энергии, закон естественного отбора); всеобщие, или универсальные (законы диалектики в философии).

Между общими и частными законами существует взаимосвязь: общие законы действуют через частные, а последние представляют собой проявление общих.

Законы носят объективный характер, существуют независимо от сознания людей. Познание законов составляет задачу любой науки, выступает основой преобразования людьми природы и общества.

В экологии известно более 250 закономерностей – законов, аксиом, принципов, правил. Нарушение этих закономерностей может привести к тяжелейшим последствиям. Достаточно вспомнить критические экологические ситуации в Приаралье, промышленных районах Урала, Сибири и европейской части РФ. Причина их возникновения – безграмотнейшее обращение с природой с нарушением всех ее законов с целью получения сиюминутной выгоды, не заботясь об экологических последствиях.

Современная экология – это биосферная наука, в ее основе лежит представление о биосферных функциях живого вещества и человечества, которые определяют само существование биосферы, форму и вектор ее развития.

Физические, химические и биологические науки изучают целостно лишь отдельные явления и процессы биосферы. В действительности же эти явления и процессы выступают как единое целое.

Поэтому экология, рассматривающая биосферу как единое целое, представляет собой синтез естественных и гуманитарных наук, дает целостное знание о биосфере, о месте и роли в ней человека.

Она представляет собой междисциплинарную науку, изучающую законы взаимоотношения живых организмов между собой и с окружающей средой, законы развития микро-, мезо-, макро- и глобальных экосистем и воздействия на них человека, превратившегося в главную преобразующую, созидающую и разрушающую силу.

Именно поэтому одной из главных задач современной экологии является изучение законов воздействия человеческой деятельности на развитие природных объектов и законов обратного воздействия измененной человеком среды на биоценозы, хозяйственную деятельность и здоровье человека.

В связи с этим особую значимость приобрели проблемы, связанные с изучением законов регулирования взаимоотношений в системе человек – общество – природа, с целью перехода на путь устойчивого развития, при котором жизнь и хозяйственная деятельность общества будет проходить в гармонии с законами природы не в ущерб нынешним и будущим поколениям людей.

Главное значение при решении данной фундаментальной проблемы приобретает практическое использование в деятельности общества законов развития природных систем, учет закономерностей реагирования природных систем на антропогенные изменения и воздействия измененных систем на биоту, включая человека.

Для этого необходимо изучать данные законы и закономерности, осваивать методы и способы их практической реализации в своей жизни и хозяйственной деятельности, чтобы наносить как можно меньший вред природе, своему здоровью и условиям хозяйствования.

Выявление закономерностей функционирования экосистем и их реакции на воздействие человека – главная задача на современном этапе, что позволит разработать практические рекомендации по взаимодействию человека и природы.

Другие науки не просто делятся с экологией своими достижениями, а помогают решать встающие перед ней фундаментальные и прикладные проблемы с целью выработки путей их наиболее целесообразного решения и принятия правильной стратегии действий общества на будущее.

3

1. Закон внутреннего динамического равновесия

Равновесие играет в живой природе огромную роль. Равно­весие существует между видами и смещение его в одну сторону, ска­жем, уничтожение хищников может привести к исчезновению жертв, которым не будет хватать пищи. Естественное равновесие существует и между организмом и окружающей его неживой средой. Великое множество равновесий поддерживает общее равновесие в природе. Равновесие в живой природе не статично, как равновесие кри­сталла, а динамично, представляя движение вокруг точки устойчи­вости. Если эта точка не меняется, то такое состояние называется гомеостазом («гомео» — тот же, «стасис» — состояние). Гомеостаз — механизм, посредством которого живой организм, противодействуя внешним воздействиям, поддерживает параметры своей внутрен­ней среды на таком постоянном уровне, который обеспечивает нор­мальную жизнь. Кровяное давление, частота пульса, температура тела — все это обусловлено гомеостатическими механизмами, кото­рые работают настолько хорошо, что мы обычно их не замечаем. В пре­делах «гомеостатического плато» действует отрицательная обрат­ная связь, за пределами его — положительная обратная связь, и сис­тема гибнет[1].

Н. Ф. Реймерс сформулировал закон внутреннего динамического равновесия экосистемы следующим образом:

Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем (в том числе экосистем) и их иерархии связаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены, сохраняющие общую сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем, где эти изменения происходят, или в их иерархии[2].

Действие закона внутреннего динамического равновесия четко связано с законом однонаправленного потока энергии. Именно ограниченность этого потока и специфические свойства формируют всю массу связей в экосистеме в их разнообразии. Потоки энергии и вещества в биосфере неразрывно связаны с потоками информации. Возможно, что способность воспринимать, накапливать и использовать информацию является одной из главных особенностей живого вещества. Эта способность неразрывно связана с построением упорядоченных структур, то есть со способностью живой природы, используя поступающую извне энергию, уменьшать свою энтропию.

Этот закон – одна из путеводных нитей в управлении природопользованием. Его справедливость доказывается всей пагубной практикой хищнического (по отношению к природе) ведения хозяйства и особенно характером региональных экологических катастроф типа приаральской, карабогазской, азовской, волжско-каспийской и др.

Из закона внутреннего динамического равновесия Н. Ф. Реймерс в 1990 году вывел  четыре основных следствия очень важных для практики:

1. Любое изменение среды (вещества, энергии, информации, динамических качеств экосистем) неизбежно приводит к развитию природных цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых природных систем, образование которых при значительных изменениях среды может принять необратимый характер.

Взаимодействие вещественно-энергетических экологических компонентов (энергия, газы, жидкости, субстраты, организмы — продуценты, консументы и редуценты), информации и динамических качеств природных систем количественно нелинейно, т. е. слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызвать сильные отклонения в других (и во всей системе в целом).

К примеру, малое отклонение в составе газов атмосферы, ее загрязнение оксидами серы и азота вызывают огромные изменения в экосистемах суши и водной среды. Именно оно привело к возникновению кислотных осадков, а с ними к деградации и гибели лесов в Европе и Северной Америке, обезрыбливанию озер Скандинавии, нарушению циклов морских организмов, личиночные стадии которых проходят на мелководьях. Столь же абсолютно незначительное изменение концентрации углекислого газа ведет к возникновению парникового эффекта, а комплекс малых перемен формирует массовое размножение организмов.

3. Производимые в крупных экосистемах изменения относительно необратимы – проходя по их иерархии снизу вверх, от места воздействия до биосферы в целом они меняют глобальные процессы и тем самым переводят их на новый эволюционный уровень.

4. Любое местное преобразование природы вызывает в глобальной совокупности биосферы и в ее крупнейших подразделениях ответные реакции, приводящие к относительной неизменности эколого-экономического потенциала (правило «Тришкина кафтана»), увеличение которого возможно лишь путем значительного возрастания энергетических вложений. Искусственный рост эколого-экономического потенциала ограничен термодинамической (тепловой) устойчивостью природных систем[3].

Пока изменения среды слабы и произведены на относительно небольшой площади, они или ограничиваются конкретным местом, или «гаснут» в цепи иерархии экосистем. Но как только перемены достигают существенных значений для крупных экосистем, к примеру, происходят в масштабах больших речных бассейнов или в размерах, ограниченных правилом десяти процентов, они приводят к существенным сдвигам в этих обширных природных образованиях, а через них, согласно 2-му следствию закона Н. Ф. Реймерса, – и во всей биосфере.

Будучи относительно необратимыми (3-е следствие закона Н. Ф. Реймерса), изменения в природе в конечном итоге оказываются и трудно нейтрализуемыми и с социально-экономической точки зрения: их выправление требует слишком больших материальных средств и физических усилий.

Иногда возникает даже ситуация «чем больше пустынь мы превратим в цветущие сады, тем больше цветущих садов мы превратим в пустыни». При этом в силу нелинейности процессов (следствие 2) опустынивание по темпам значительно опережает создание «цветущих садов» и теоретически не может не опережать, поскольку такое создание базируется на нарушении компонентного равновесия в экосистемах[4].

Сдвигая динамически равновесное (квазистационарное) состояние природных систем с помощью значи­тельных вложений энергии (например, путем распашки и др. агротехнических приемов), люди нарушают соотношение экологических компонентов, достигая увеличения по­лезной продукции (урожая) или состояния среды, благоприятного для жизни и дея­тельности человека. Если эти сдвиги «гаснут» в иерархии природных систем (от эле­ментарных биогеоценозов до биосферы и экосферы планеты в целом) и не вызывают термодинамического разлада в данной природной системе, положение благоприятно. Однако излишнее вложение энергии и возникающий в результате вещественно-энер­гетический разлад ведут к снижению природно-ресурсного потенциала (1—4) вплоть до опустынивания территории, происходящего без компенсации: вместо цветущих садов возникают пустыни.

В связи с нелинейностью, неполной пропорциональностью взаимоотношения эко­логических компонентов и возникновением цепных природных реакций эффект, ожи­даемый при преобразовании природы, может не возникнуть или оказаться намного сильнее, чем необходимо. В первом случае местная реакция как бы начнет «сколь­зить по иерархии природных систем, «растворяться» в ней и, достигнув уровня всей биосферы или ее крупных подразделений, «исчезнет» (она становится неизмеряемой при наших возможностях распознания перемен в природе). Во втором случае, наобо­рот, надсистемы усиливают процесс «сверху вниз», он делается острее, заметнее. Это заставляет при проектировании рассматривать не только местные вещественно-энер­гетические балансы, но и вероятные изменения в надсистемах. В противном случае игнорирование закона внутреннего динамического равновесия приводит к ошибкам в природопользовании.

Например, при перегораживании пролива Кара-Богаз-Гол глухой плотиной для уменьшения потерь Каспийской воды от испарения не были учтены 1-е, 2-е и 3-е след­ствия закона внутреннего динамического равновесия, что вызвало к жизни действие 4-го следствия этого закона. Согласно ему, следовало либо вовсе не возводить плотину, либо сразу строить водорегулирую­щие шлюзы. Ныне материальные и энергетические затраты и потери значительно превзошли те, что были изначально необходимы.

Противоположный пример дает агролесомелиора­ция степных и пустынных пространств, особенно вторичного, антропогенного проис­хождения. Тут восстановление бывшей когда-то лесистости приводит к значительно­му улучшению водного режима, повышению влажности воздуха, уменьшению скоро­сти ветра и др. положительным явлениям, увеличивающим продуктивность земель. Причем, согласно 2-му следствию закона внутреннего динамического равновесия, положительные изменения при правиль­ной организации работ могут значительно превысить расчетный результат.

Изменения в больших экосистемах могут иметь необратимый характер, а любые локальные преобразования природы вызовут в биосфере планеты (то есть в глобальном масштабе) и в ее наибольших подразделах реакции ответа, которые предопределяют относительную неизменность эколого-экономического потенциала. Искусственное возрастание эколого-экономического потенциала ограниченное термодинамической стойкостью естественных систем.

Все экологические факторы окружающей среды, действующие на организмы в экосистемах, делятся на биотические, абиотические, антропогенные или антропические. Наибольшее отрицательное действие на живые организмы оказывает антропический фактор. В результате многообразных видов деятельности человека происходит загрязнение биосферы и поступление в трофические цепи токсичных химических веществ загрязнителей (поллютантов) в количествах, выходящих за рамки обычного содержания естественных предельных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время. При этом следует отметить, что чужеродные для живого организма или их сообщества вещества — ксенобиотики составляют отдельную группу веществ, которые могут быть причислены к поллютантам.