ОСНОВНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ТА вимоги ЕКОЛОГІЇ

Техногенне втручання в існуючи природні системи повинно бути засноване на всілякому врахуванні і виконанні основних закономірностей та вимог екології.

Відомий американський учений Баррі Коммонер в стиснутій формі сформулював чотири закони екології:

І.

II Усе повинно кудись подітись.

III Природа знає краще.

IV. Ніщо не дається даром.

Розглянемо ці основні закономірності.

І. Природні системи глибоко і багатомірна пов’язані. Вони утворюють складні ланцюги взаємозв’язків, кожна ланка несе визначене навантаження і випадання її із загального ланцюга, за тими чи іншими причинам, має непередбачені результати. На думку еколога М.Ф. Реймерса «... будь яка екосистема збалансована тисячоліттями еволюції, знаходиться в стані екологічної рівноваги, порушувати яку завжди небезпечно. Особливо у великих природних системах. Це ази екології...

...Керувати великими природними системами неймовірно важко. У них величезні речові потоки і енергетика. Але зруйнувати їх легко! Вони як могутній кінь, що гине від краплі нікотину. Це фундаментальне правило екології. Знати його зобов’язаний кожен буквально з пелюшок...»

Численні приклади зі світової практики підтверджують зазначену першу закономірність екології.

На одному рівні з фундаментальною закономірністю - „усе зв’язано з усім” - існує вимога: зберігати видовий склад, видове багатство екосистем. Чим багатше видове різноманіття, тим вона стійкіша, тобто гомеостаз, рівноважний стан екосистеми досягається шляхом посилення зв’язків усередині самої системи з навколишніми системами; при випаданні видів цей зв’язок зменшується.

Таким чином. При технічному втручанні в природні системи повинен бути всебічно вивчений існуючий глибинний зв’язок екосистем і передбачені заходи, що не допускають випадання окремих ланок, видів з цих систем.

II. Природні системи побудовані найвищою мірою раціонально, а саме таким чином, що вихід з однієї системи є входом для іншої і т.д.

Сміття, як забруднення навколишнього природного середовища впливає на визначені ланки природних систем, на їхню здатність до саморегуляції.

Другий закон вимагає організації на виробництві і у взаєминах із природою замкнутих технологічних циклів, тобто всілякого впровадження ресурсозберігаючих технологій. Для цього за пропозицією академіка В.А. Коптюга введений показник ПЕР - потенційний екологічний резерв, що враховує різницю впливу на навколишнє середовище якогось об’єкта і при наявній на ньому передовий технології. Чим краща передова технологія закладена у виробництво, тим менше будуть скидання і викиди в навколишнє середовище, тем менший тиск буде на природу.

Показник ПЕР, що певною мірою застосовується до будь яких технічних систем.

III. Результати антропогенних впливів на ті чи інші природні системи найкраще розглядати на досвіді самої природи. Природа ніколи не помиляється - у силу величезного періоду її еволюції, що виробила функції і структури які володіють високим ступенем досконалості та стійкості. Тому при оцінці впливів на природні системи велике значення має розгляд аналогів.

При оцінці якості природного середовища можуть використовуватися біологічні індикатори як найбільш досконалі. В Японії, наприклад, якість води визначається за допомогою риб - самій чистій відповідає форель; якщо в річці виявлений короп, вона не може вважатися чистою.

Необхідно розрізняти два типи впливів технологій на середовище: забруднення і руйнування. Під забрудненням розуміється такий процес, що припиняється і йде в зворотному напрямку, як тільки закінчується негативний вплив технології, ∏,e спостерігається в більшості випадків стосовно забруднення водоймищ і повітряного середовища. Руйнуванням вважається процес, коли екосистема не відновлюється, або відновлюється в край повільно.

Природа виконує величезну роботу по підтримці своєї цілісності, а це значить, і по підтримці середовища існування для людини. Багато її функцій (наприклад, запилення рослин) не доступні і не під силу людині.

IV. Порушення тих чи інших ланок не минає даром для середовища існування, і людському суспільству за їх відновлення чи підтримку на необхідному рівні приходиться платити, тобто нести, як правило, величезні витрати.

Знання приведених вище закономірностей екології і виконання її вимог, в остаточному підсумку, переслідує системну мету - підтримка будь-якої екосистеми в стабільному стані.

Крім потоків енергії і кругообігу речовини екосистема характеризується розвиненими інформаційними ланцюгами, що включають потоки фізичних і хімічних сигналів, що зв’язують усі частини системи і керуючих (чи регулюючих) нею як одним цілим.

Тут можна вважати, що екосистеми мають кібернетичну природу, хоча на відміну від створених людиною кібернетичних пристроїв. Її керуючі функції зосереджені усередині її та дифузні (тобто розосереджені, розсіяні). Надмірність (коли якась функція може виконуватися не одним, а декількома видами чи компонентами) підвищує стабільність системи.

Ступень стабільності, що досягається, різна і залежить як від жорстокості навколишнього середовища, так і від ефективності внутрішніх керуючих механізмів. Виділяють два типи стабільності: резистентна стійкість (здатність залишатися в стійкому стані під навантаженням) і пружна стійкість (здатність швидко відновлюватись, коли навантаження зняте).

Із системного аналізу відома загальна кібернетична модель системи з її параметрами: вхід, вихід, процесор, обмеження, зворотний зв’язок.

В екосистемі керуючі механізми розсіяні усередині системи і засновані на взаємодії між первинною і вторинною субсистемами. Керування засновано на зворотному зв ’язку, що здійснюється, коли частина сигналів з виходу надходить на вхід. Якщо цей зворотний зв’язок позитивний, то значення керованої перемінної зростає.

Низькоенергетичні стимули можуть викликати в екосистемах високо енергетичні реакції (паразити рослиноїдних комах можуть робити дуже сильний керуючий ефект на загальний потік продукції (врожай), хоча сумарна маса їхньої речовини незначна).

Загальна структура зворотних зв’язків у екосистемах має велику складність, але в той час, є одним з важливих факторів підтримки стабільності в екосистемах.

Найважливішим показником будь-якої екосистеми, у тому числі агроценозу, є біологічна продуктивність екосистеми. При розробці ряду проектних матеріалів, що носять регіональний характер, і особливо схем, необхідно визначати екологічну ємність території.

Екологічна ємність території - це максимально можлива в конкретних умовах даного району біологічна продуктивність усіх біоценозів, агро- і урбоценозів з обліком оптимального для даного району складу представників рослинного і тваринного світу.

Загальна первинна продукція - це результат фотосинтезу.

На швидкість фотосинтезу в листах рослин впливають освітленість, концентрація СО2 і вологозабезпеченість.

Частина первинної продукції витрачається на дихання автотрофів, інша іде на приріст біомаси.

Чиста біологічна продукція виміряється як кількість сухої органічної речовини, накопиченої на одиниці площі за одиницю часу (звичайно її виміряють у грамах на 1 м² за 1 рік).

Сонячне світло не в якій мірі не лімітує продуктивності рослинних співтовариств, тому що завжди знаходиться в надлишку. Продуктивність в першу чергу залежить від кількості води, тому що на виробництво 1 г сухої речовини рослини здебільшого витрачають 700-1000 г води.

Запитання для самоперевірки

1. Хто з учених вперше і коли ввів термін „екологія”?

2. Що таке екологія?

3. Що являється об’єктами екології?

4. Що є предметом екології?

5. Хто і коли запропонував термін „екосистема”?

6. Що таке біогеоценоз і які його складові?

7. Який стан природного середовища є гомеостазом?

8. Що таке трофічний ланцюг?

9. Що таке популяція?

10. Які види середовища мешкання ви знаєте?

11. Що таке екологічні фактори та на які групи вони поділяються?

12. Що таке лімітуючи фактори?

13. Що таке агроценози?

14. Що таке природні ресурси?

15. Що таке моніторинг?

16. Що таке біом?

17. На які частини поділяється природна система?

18. Яка трофічна структура екосистем?

19. Що таке екологічна сукцесія?

20. Які основні типи природних систем і біомів можна виділити?

21. Які екологічні закони сформулював Б. Коммонер?

22. Який найважливіший показник екосистеми?