Законы экологии

Структурные законы

• Системопериодический закон
• Закон физико-химического единства живого вещества
• Закон константности количества живого вещества биосферы
• Закон обязательности заполнения экологических ниш
• Закон конкурентного исключения
• Закон генетического разнообразия
• Закон хиральной чистоты
• Закон незаменимости биосферы
• Закон корреляции
• Закон ограниченности природных ресурсов
• Закон эмерджентности
• Периодический закон географической зональности

Функциональные законы

• Закон развития (существования) природной системы за счет окружающей ее среды
• Закон соответствия условий среды генетической предопределенности организма
• Закон толерантности
• Закон минимума
• Закон обеднения разнородного живого вещества в островных сгущениях
• Закон пирамиды энергий
• Закон биогенной миграции атомов
• Закон внутреннего динамического равновесия
• Закон единства «организм-среда»
• Закон максимизации энергии и информации
• Закон растущего плодородия
• Закон однонаправленности потока энергии
• Закон оптимальности
• Закон сукцессионного замедления

Эволюционно-исторические законы

• Закон направленности эволюции (минимума диссипации энергии)
• Закон увеличения веса и роста организмов в филогенетической ветви
• Закон необратимости эволюции
• Системогенетический закон
• Биогенетический закон
• Закон давления среды жизни, или ограниченного роста
• Закон максимума биогенной энергии
• Закон снижения природоемкости готовой продукции
• Закон неограниченности прогресса
• Закон неравномерности развития систем, или закон разновременности развития подсистем
• Закон относительной независимости адаптации
• Закон снижения энергетической эффективности природопользования
• Закон ускорения эволюции
• Закон усложнения организации организмов

Системопериодический закон      в начало

Принципы структурного построения и управления однородных природных систем в их иерархическом соподчинении повторяются с некоторой периодичностью в зависимости от действия единого системообразующего фактора (заряд ядра в периодическом законе Д. И. Менделеева, генетическая структура в законе гомологических рядов Н. Н. Вавилова и др.).

Закон физико-химического единства живого вещества (В. И. Вернадский)      в начало

Все живое вещество Земли физико-химически едино.

Закон константности количества живого вещества биосферы (В. И. Вернадский)      в начало

Количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Суммарная масса всех живых компонентов биосферы Земли относительно постоянна в любой из геологических периодов развития планеты.

Закон обязательности заполнения экологических ниш      в начало

Функциональные места в экологических системах обязательно должны быть заполнены.

Закон конкурентного исключения (Г. Ф. Гаузе)      в начало

Два вида не могут существовать в одной экологической нише, если их потребности идентичны. Если экологическая ниша освобождается, ее заполняют экологически близкие формы. Даже если два близких вида и обитают в одном месте, то более глубокий анализ показывает, что они избегают конкуренции каким-либо способом: имеют различия в суточной или сезонной активности или в пище. Так, два родственных вида баклана - большой и хохлатый бакланы - кормятся в одних и тех же водах и гнездятся на обрывах. На самом деле места их гнездования несколько различаются, и питаются они разной рыбой. Большой баклан добывает пищу у дна (камбалы и креветки), а хохлатый ловит планктонную рыбу в верхних слоях воды.
Близкородственные виды со сходными потребностями обитают часто в разных географических областях. вероятно, действие естественного отбора в процессе эволюции направлено на предотвращение конфронтации видов со сходным образом жизни.
Кроме непосредственных взаимодействий организмы влияют друг на друга косвенно: бактерии формируют химический состав почв, воды; растения влияют на микроклимат и прочие физические факторы и т.д.

Закон генетического разнообразия      в начало

Все живое генетически различно и имеет тенденцию к увеличению биологического разнообразия. Двух генетически абсолютных особей, а тем более видов живого в природе быть не может.

Закон хиральной чистоты (Л. Пастер)      в начало

Живое вещество состоит из хирально чистых структур, т.е. несовместимых со своим зеркальным изображением. В неживой природе химические реакции приводят к хиральной симметрии – «левых» и «правых» молекул образуется поровну.

Закон незаменимости биосферы      в начало

Биосферу нельзя заменить искусственной средой.

Закон корреляции (Ж. Кювье)      в начало

В организме, как целостной системе, все его части соответствуют друг другу как по строению, так и по функциям. Изменение одной части организма или отдельной функции неизбежно влечет за собой изменение других частей и функций.

Закон ограниченности природных ресурсов      в начало

Все природные ресурсы (и условия) Земли конечны. «Неисчерпаемые» природные ресурсы являются неисчерпаемыми только относительно наших потребностей и сроков существования.

Закон эмерджентности      в начало

Система обладает особыми свойствами, не присущими ее отдельным элементам.
Важное следствие иерархической организации состоит в том, что по мере объединения компонентов, или подмножеств, в более крупные функциональные единицы, у этих новых единиц возникают новые свойства, отсутствующие на предыдущем уровне. Такие качественно новые, эмерджентные, свойства экологического уровня или экологической единицы нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов, составляющих этот уровень или единицу.Рассматриваемый принцип можно выразить иным способом, исходя из понятия о несводимых свойствах, суть которого заключается в том, что свойства целого невозможно свести к сумме свойств его частей. Хотя данные, полученные при изучении какого-либо уровня, помогают при изучении следующего, с их помощью никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие на этом следующем уровне; он должен быть изучен непосредственно.

Пример:
Водород и кислород, соединяясь в определенном соотношении, образуя воду, жидкость, совершенно непохожую по своим свойствам на исходные газы. Определенные водоросли и кишечнополостные животные, эволюционируя совместно, образуют систему кораллового рифа, возникает эффективный механизм круговорота элементов питания, позволяющий такой комбинированной системе поддерживать высокую продуктивность в водах с очень низким содержанием этих элементов. Следовательно, фантастическая продуктивность и разнообразие коралловых рифов - эмерджентные свойства, характерные только для уровня рифового сообщества.

Периодический закон географической зональности (А. А. Григорьев –Н. Н. Будыко)      в начало

Со сменой физико-географических поясов Земли аналогичные ландшафтные зоны и их некоторые общие свойства периодически повторяются (например: леса-степи-пустыни).

Закон развития (существования) природной системы за счет окружающей ее среды      в начало

Любая природная система может развиваться (и существовать), только используя материально-энергетические и информационные возможности окружающей ее среды. Изолированное саморазвитие системы невозможно. Следствия закона: а) безотходное производство принципиально недостижимо; б) высокоорганизованная система представляет потенциальную угрозу для низкоорганизованной; в) биосфера Земли развивается не только за счет внутренних ресурсов планеты, но и под воздействием космических систем (прежде всего Солнечной).

Закон соответствия условий среды генетической предопределенности организма      в начало

Вид организма может существовать до тех пор, пока окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям.

Закон толерантности (В. Шелфорд)      в начало

Лимитирующим фактом жизни организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости, толерантности организма к данному фактору.
Организмы характеризуются экологическим минимумом и экологическим максимумом; диапазон между этими двумя величинами составляет то, что принято называть пределами толерантности. Можно сформулировать ряд вспомогательных принципов, дополняющих "закон толерантности":

1. Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении другого.
2. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко распространены.
3. Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то может сузиться и диапазон толерантности к другим экологическим факторам.
4. В природе организмы очень часто оказываются в условиях, не соответствующих оптимальному диапазону того или иного физического фактора, определенному в лаборатории. В таких случаях более важным оказывается какой-то другой фактор ( или факторы).
5. Период размножения обычно является критическим; в этот период многие факторы среды часто становятся лимитирующими. Пределы толерантности для размножающихся особей, семян, яиц, эмбрионов, проростков и личинок обычно уже, чем для неразмножающихся взрослых растений иди животных.

1. стенотермный - эвритермный ( в отношении температуры),
2. стеногидрический - эвригидрический ( в отношении воды),
3. стеногалинный - эвригалинный ( в отношении солености),
4. стенофагный - эврифагный ( в отношении пищи),
5. стеноойкный - эвриойкный ( в отношении выбора местообитания).

Закон минимума (Ю. Либих)      в начало

Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, то есть лимитирует жизненные возможности тот экологический фактор, количество которого близко к минимуму и дальнейшее его снижение ведет к гибели организма или деструкции экосистемы.
Существование и успех любого организма или любой группы организмов зависит от комплекса определенных условий. Любое условие, приближающее к пределу толерантности или превышающее его, называется лимитирующим условием, или лимитирующим фактором. При стационарном состоянии лимитирующим будет то жизненно важное вещество, доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму. Эта концепция известна ка "закон минимума" Либиха. Она менее применима к "переходным состояниям", когда количества, а следовательно, и эффект многих составляющих быстро изменяются.

Для успешного применения на практике данной концепции к ней надо добавить два вспомогательных принципа. Первый - ограничительный: закон Либиха строгоприменим только в условиях стационарного состояния, т.е. когда приток и отток энергии и веществ сбалансированы. Для наглядности представим гипотетическое озеро, главным лимитирующим фактором в котором является двуокись углерода; продуктивность находится в равновесии с количеством двуокиси углерода, поступающим от разложения органического вещества. Предположим далее, что свет, а также азот, фосфор и другие жизненно важные элементы при этом динамическом равновесии содержатся в избытке (т.е. в тот момент они не являются лимитирующими факторами). Если во время бури в воде растворится дополнительное количество двуокиси углерода, то продуктивность изменится и начнет ависеть также от других факторов. Пока скорость меняется, стационарного состояния нет и эффект минимума отсутствует. Результат зависит от концентрации всех имеющих компонентов, а в переходный период она отлична от той скорости, с которой поступает наименее обильный компонент. По мере расходования разных компонентов продуктивность начинает быстро изменяться, пока один из них, возможно и на сей раз двуокись углерода, не станет лимитирующим. Скорость функционирования озерной экосистемы вновь будет управляться законом минимума.

Второй важный вспомогательный принцип касается взаимодействия факторов. Так, высокая концентрация или доступность одного вещества или действие другого (не минимального) фактора может изменять скорость потребления элемента питания, содержащегося в минимальном количестве. Иногда организм способен заменять, хотя бы частично, дефицитный элемент другим, химически близким. Так, в местах, где много стронция, в раковинах моллюсков кальций до некоторой степени заменяется стронцием. Показано, что некоторым растениям нужно меньше цинка, если они растут не на ярком солнечном свету, а в тени; таким образом, концентрация цинка в почве с меньшей вероятностью может быть лимитирующей для растений в тени, чем на свету.

Закон обеднения разнородного живого вещества в островных сгущениях (Г. Ф. Хильми)      в начало

Система, работающая в среде с уровнем организации более низким, чем уровень самой системы, обречена: постепенно теряя свою структуру, система через некоторое время растворится в окружающей среде.

Закон пирамиды энергий (Р. Линдеман)      в начало

Переход с одного трофического уровня экологической пирамиды в среднем десяти процентов (от 7 до 17) энергии не ведет к неблагоприятным для экосистемы последствиям.

Закон биогенной миграции атомов (В. И. Вернадский)      в начало

Миграция химических элементов в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или в среде, геохимические особенности которой обусловлены деятельностью живого вещества.

Закон внутреннего динамического равновесия      в начало

Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем и их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены при сохранении общей суммы вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств системы, где эти изменения происходят.

Закон единства «организм-среда»      в начало

Жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов.

Закон максимизации энергии (Г. и Э. Одум) и информации (Н. Ф. Реймерс)      в начало

Наилучшими шансами на выживание обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации; максимальное поступление вещества не гарантирует системе успеха в конкурентной борьбе.

Закон растущего плодородия      в начало

Агротехнические и другие прогрессивные приемы ведения сельского хозяйства ведут к увеличению урожайности (само плодородие как свойство почв не увеличивается).

Закон однонаправленности потока энергии (Р. Линдеман)      в начало

С одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой более высокий уровень в среднем около 10 % энергии, а обратный поток составляет не более 0,25 %.

Закон оптимальности      в начало

Никакая система не может сужаться и расширяться до бесконечности; размер любой системы должен соответствовать ее функциям.

Закон сукцессионного замедления      в начало

Процессы, идущие в зрелых равновесных экосистемах, находящихся в устойчивом состоянии, как правило, проявляют тенденцию к снижению темпов.

Закон направленности эволюции (минимума диссипации энергии)      в начало

При возможности развития процесса в нескольких направлениях, допускаемых принципами термодинамики, реализуется то, которое обеспечивает минимум диссипации энергии (минимум роста энтропии). Эволюция всегда направлена на уменьшение потерь энергии.

Закон увеличения веса и роста организмов в филогенетической ветви (Коп и Денер)      в начало

В ходе геологического времени выживающие формы увеличивают свои размеры и вес и затем вымирают.

Закон необратимости эволюции (Л. Долло)      в начало

Организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже существовавщему в ряду его предков (это относится и к экосистемам).

Системогенетический закон      в начало

Большинство природных систем (в том числе особи, сообщества, экосистемы) в индивидуальном развитии повторяют в сокращенной форме эволюционный путь развития своей системной структуры.

Биогенетический закон (Э. Геккель и Ф. Мюллер)      в начало

Каждая особь на ранних стадиях онтогенеза повторят некоторые основные черты строения своих предков, иначе говоря, онтогенез (индивидуальное развитие) есть краткое повторение филогенеза (эволюционного развития).

Закон давления среды жизни, или ограниченного роста (Ч. Дарвин)      в начало

Имеются ограничения, препятствующие тому, чтобы потомство одной пары особей, размножаясь в геометрической прогрессии, заполнило весь земной шар.

Закон максимума биогенной энергии (В. И. Вернадский – Э. С. Бауэр)      в начало

Любая биологическая или биокосная система, находясь в состоянии динамического равновесия с окружающей средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду, если этому не препятствуют внешние факторы.

Закон снижения природоемкости готовой продукции      в начало

Удельное содержание при родного вещества в усредненной единице общественного продукта исторически неуклонно снижается (объясняется это миниатюризацией изделий, заменой естественных материалов и продуктов синтетическими, сменой вещественных отношений информационными).

Закон неограниченности прогресса      в начало

Развитие от простого к сложному неограниченно. При этом живая материя стремится к относительной независимости от условий среды существования.

Закон неравномерности развития систем, или закон разновременности развития подсистем      в начало

Системы одного уровня иерархии обычно развиваются не строго синхронно: в то время как одни из них достигли более высокого уровня развития, другие еще остаются в менее развитом состоянии.

Закон относительной независимости адаптации      в начало

Высокая адаптивность к одному из экологических факторов не дает такой же степени приспособления к другим условиям жизни ( наоборот, она может ограничивать эти возможности в силу физиолого-морфологических особенностей организма).

Закон снижения энергетической эффективности природопользования      в начало

С ходом исторического времени при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии (расходы на одного человека в каменном веке был 4 тыс. ккал/сут, в индустриальную эпоху – 70 тыс. ккал/сут, в развитых странах настоящего времени – 250 тыс. ккал/сут).

Закон ускорения эволюции      в начало

С ростом сложности организации продолжительность существования вида в среднем сокращается, а темпы эволюции возрастают.

Закон усложнения организации организмов (К. Ф. Рулье)      в начало

Историческое развитие живых организмов (природных систем) приводит к усложнению их организации путем дифференциации функций и органов (подсистем), выполняющих эти функции.