Основные законы экологии. Законы Барри Коммонера

Видный американский эколог Барри Коммонер обобщил системность в экологии в виде четырех законов под названием "коммонера", которые в настоящее время приводятся практически в любом пособии по экологии. Их соблюдение - обязательное условие любой деятельности человека в природе. Эти законы являются следствием тех основных принципов общей теории жизни.

1 законы Коммонера:

Все связано со всем. Любое изменение, совершаемые человеком в природе, вызывает цепь последствий, как правило, неблагоприятных.

По сути дела, это одна из формулировок принципа единства Вселенной. Надежды на то, что какие-то наши действия, особенно в сфере современного производства, не вызовут серьезных последствий, если мы проведем ряд экозащитных мероприятий, во многом утопичны. Это способно лишь несколько успокоить ранимую психику современного обывателя, отодвигая в будущее более серьезные изменения в природе. Так мы удлиняем трубы наших ТЭЦ, считая, что при этом вредные вещества более равномерно рассеются в атмосфере и не приведут к серьезным отравлениям среди окрестного населения. И действительно, кислотные дожди, вызванные повышенной концентрацией в атмосфере соединений серы, могут пройти совсем в другом месте и даже в другой стране. Но нашим домом является вся планета. Рано или поздно мы столкнемся с ситуацией, когда длина трубы уже не будет играть существенной роли.

2 законы Коммонера:

Все должно куда-то деваться. Любое загрязнение природы возвращается к человеку в виде "экологического бумеранга". Энергия не исчезает, а куда-то переходит загрязнители, попадающие в реки, в конечном счете, оказываются в моря и океанах и с их продуктами возвращаются к человеку.

3 законы Коммонера:

Природа знает лучше. Действия человека должны быть направлены не на покорение природы и преобразование ее в своих интересах, а на адаптацию к ней. Это одна из формулировок принципа оптимальности. В совокупности с принципом единства Вселенной он приводит к тому, что Вселенная в целом предстает как единый живой организм. То же можно сказать и о системах более низких иерархических уровней, таких как планета, биосфера, экосистема, многоклеточное существо и т.п. Любые попытки внести изменения в отлаженный организм природы, чреваты нарушением прямых и обратных связей, посредством которых реализуется оптимальность внутренней структуры данного организма. Деятельность человека только тогда будет оправдана, когда мотивация наших поступков будет определяться в первую очередь той ролью, для выполнения которой мы были созданы природой, когда потребности природы будут иметь для нас большее значение, чем личные нужды, когда мы будем в состоянии во многом безропотно ограничить себя во благо процветания планеты.

4 законы Коммонера:

Ничего не дается даром. Если мы не хотим вкладывать средства в охрану природы, то придется платить здоровьем, как своим, так и потомков.

Вопрос об охране природы очень сложен. Ни одно наше воздействие на природу не проходит бесследно, даже если выполнены, казалось бы, все требования экологической чистоты. Хотя бы потому, что развитие экозащитных технологий требует высококачественных источников энергии, и высококачественные исполняемые законы. Даже если сама энергетика перестанет загрязнять атмосферу и гидросферу вредными веществами, все равно остается нерешенным вопрос теплового загрязнения. Согласно второму закону термодинамики, любая порция энергии, претерпев ряд превращений, рано или поздно перейдет в тепло. Пока еще мы не в силах состязаться с Солнцем по количеству поставляемой на Землю энергии, но наши силы растут. Мы горим желанием открыть новые источники энергии. Как правило мы высвобождаем энергию, накопленную когда-то разными формами вещества. Это гораздо дешевле, чем улавливать рассеянную энергию Солнца, но напрямую ведет к нарушению теплового баланса планеты. Не случайно средняя температура в городах на 2-3 (а иногда и больше) градуса выше, чем за пределами города в той же местности. Рано или поздно этот "бумеранг" к нам вернется.

Разделы экологии (по Н.Ф. Реймерсу)

Структура современной экологии (по Н.Ф. Реймерсу)

Экология города - научная дисциплина, изучающая закономерности взаимодействия человека с городской средой. Во всем мире интенсивно идет процесс урбанизации, который коснулся и России. В настоящее время в российских городах проживает 109 млн чел. (или 74%).

Экология прикладная - раздел экологии, результаты исследования которого направлены на решение практических проблем охраны окружающей среды (защита от загрязнения среды токсикантами, рациональное использование природных ресурсов, совершенные технологии в различных отраслях хозяйства и др.). В настоящее время в прикладной экологии довольно успешно развиваются следующие направления: промышленная (инженерная), технологическая, сельскохозяйственная, медицинская, химическая, рекреационная и др.

Экология социальная - раздел экологии, исследующий отношения между человеческим обществом и окружающей географически пространственной, социальной и культурной средой, прямое и побочное влияние производственной деятельности на состав и свойства окружающей среды, экологическое воздействие антропогенных факторов на здоровье человека и на генофонд человеческих популяций. Внутри социальной экологии различают: экологию личности, экологию культуры, этноэкологию и др. Так, экология культуры занимается сохранением и восстановлением различных элементов культурной среды, созданной человечеством на протяжении его истории (памятников архитектуры, парков, музеев и др.). Этноэкология изучает взаимосвязь населения с географической средой, формирующей этнос в ходе исторического процесса. Экология народонаселения рассматривает связи между процессами, возникающими в человеческих популяциях под влиянием меняющейся природной и социально-экономической среды в более коротком интервале времени. Более подробнее можно ознакомиться в книге Д. Марковича "Социальная экология" (М., 1991).

Экология человека (антропоэкология ) - комплексная наука (часть социальной экологии), изучающая взаимодействие человека как биосоциального существа со сложным многокомпонентным окружающим миром, с постоянно усложняющейся средой обитания. Важнейшей её задачей является раскрытие закономерностей производственно-экономического, целевого освоения и преобразовывания природных ландшафтов под воздействием деятельности человека. Термин введен амер. учеными Р. Парком и Э. Бюргессом (1921).

Глобальная экология - комплексная научная дисциплина, изучающая основные закономерности развития биосферы в целом, а также возможные её изменения под влиянием деятельности человека. Глобальная экология призвана изучать взаимоотношения человечества с окружающей средой в планетарном масштабе. Это связано с тем, что возникли негативные экологические последствия воздействия антропогенных факторов на биосферу Земли.

Значительный вклад в разработку понятийного аппарата современной экологии внес Н.Ф. Реймерс. В его капитальном труде Экология теории, законы, правила, принципы и гипотезы 1994 собраны вместе все известные автору теоремы, законы, аксиомы и гипотезы, относящиеся к этой области знания. Однако, на наш взгляд, работа эта не является завершенной, так как многие из приведенных в ней законов и теорем повторяют друг друга и не составляют единой системы, характерной для сложившейся науки, такой, какой, например, стали физика или математика. Но эта дело времени и будущих исследований и исследователей.

Н.Ф. Реймерс предлагает такую классификацию биоэкологии:

• 1. Эндоэкология:
  • - молекулярная экология, в том числе экологическая генетика, а возможно, и геноэкология как генетическая взаимосвязь всего живого
  • - экология клеток и тканей морфологическая экология
  • - физиологическая экология индивида с разделами экологии питания, дыхания и т.п. наоборот, физиология, экологическая физиология, экологическая этология и т.д. будут уже частями физиологии, этологии и других соответствующих наук.
• 2. Экзоэкология:
  • - аутоэкология особей и организмов как представителей вида
  • - демэкология экология малых групп
  • - популяционная экология
  • - специоэкология экология вида
  • - синэкология экология сообществ
  • - биоценология экология биоценозов
  • - биогеоценология учение об экосистемах различного иерархического уровня организации
  • - учение о биосфере биосферология
  • - экосферология глобальная экология.

Современные экологические проблемы

Основные экологические проблемы

Изначально проблемы экологии разделяют по условиям масштаба: они могут быть региональными, локальными и глобальными.

Примером локальной экологической проблемы является завод, который не очищает промышленные стоки перед тем, как сбросить их в реку. Это приводит к гибели рыб и вредит человеку.

В качестве примера региональной проблемы можно взять Чернобыль, а точнее - почвы, которые к нему прилегают: они радиоактивны и представляют угрозу для любых биологических организмов, находящихся на этой территории. Далее мы уделим внимание глобальным экологическим проблемам.

Глобальные экологические проблемы человечества: характеристика

Этот ряд проблем экологии имеет огромные масштабы и влияет непосредственно на все экологические системы, в отличие от локальных и региональных.

Экологические проблемы: потепление климата и озоновые дыры

Потепление ощущается жителями Земли по мягким зимам, которые раньше были редкостью. С тех пор, как проводился первый международный год геофизики, температура приземистого воздушного слоя возросла на 0,7 °С. На Северном полюсе нижние слои льда начали подтаивать из-за того, что вода потеплела на 1°С.

Некоторые ученые придерживаются мнения, что причина этого явления - так называемый "парниковый эффект", который возник из-за большого количества сжигания топлива и скопления углекислого газа в атмосферных слоях. Из-за него нарушается отдача тепла, и воздух охлаждается медленнее.

Другие же считают, что потепление связано с солнечной активностью и человеческий фактор здесь не играет существенной роли.

Озоновые дыры - еще одна проблема человечества, связанная с техническим прогрессом. Известно, что жизнь зародилась на Земле только после того, как возник защитный озоновый слой, который оберегает организмы от сильного излучения УФ.

Но в конце 20 века ученые обнаружили, что над Антарктидой крайне малое содержание озона. Такое положение сохраняется и до сих пор, поврежденная площадь при этом приравнивается к размерам Северной Америки. Такие аномалии обнаружены и в других областях, в частности, озоновая дыра есть над Воронежем. Причина этого - активные запуски ракет и спутников, а также самолетов.

Первый закон. Все связано со всем. Это закон об экосистемах и биосфере, обращающий внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе. Он близок по смыслу к части закона внутреннего динамического развития. Он призван предостеречь человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, что может привести к непредвиденным последствиям. (например, осушение болот приводит к обмелению рек ).

В природе на любой организм действует сразу огромное количество различных факторов. Чтобы живое существо могло успешно существовать и размножаться, то эти факторы должны вписываться в определённый диапазон. Такой диапазон называется пределом толерантности (выносливости) данного вида организмов . Что объединяет живые существа в лесу или на лугу – деревья, цветы, летающих над ними бабочек? Гусеницы бабочек питаются листьями растений; бабочкам и пчёлам необходим нектар, который дают им цветы, а семена у растений могут завязаться только после опыления цветов насекомыми.
Известна байка о Дарвине, который на вопрос своих земляков о том, что им делать для увеличения урожая гречихи, ответил: «Разведите кошек». И напрасно земляки обиделись. Дарвин, зная, что в природе «все связано со всем», рассудил так – кошки переловят всех мышей, мыши перестанут разорять гнезда шмелей, шмели будут опылять гречиху и крестьяне получат хороший ее урожай.
Например, уничтожение лесов и последующее уменьшение кислорода, а также выбросы в атмосферу оксида азота и фреона привели к истощению озонового слоя в атмосфере, что, в свою очередь, увеличило интенсивность ультрафиолетового излучения, достигающего земли и губительно действующего на живые организмы. К примеру, за последние 40 лет в непальских Гималаях было вырублено 50 процентов лесов, которые использовали в качестве топлива, для изделий из дерева. Но стоило только срубить деревья, как обрушившиеся муссонные дожди смыли почву со склонов гор. Поскольку без верхнего слоя почвы молодым деревьям невозможно пустить корни, на многих горах теперь нет растительности. Ежегодно из-за вырубки лесов Непал теряет миллионы тонн верхнего слоя почвы.
В других частях мира вырубка лесов привела к опустыниванию и изменениям климата отдельных местностей.

Экологам мало известно о том, как взаимосвязаны между собой части биосферы, и проблему могут замечать лишь тогда, когда серьезный вред уже нанесен. Подтверждение тому - проблема захоронения отходов, которая наглядно поясняет второй закон экологии.

Итак- всё в природе взаимосвязано !

Второй закон. ВСЕ ДОЛЖНО КУДА-ТО ДЕВАТЬСЯ.
Второй закон экологии Коммонера близок по смыслу к первому закону, а также закону развития природной системы за счет окружающей ее среды, особенно по первому его следствию, которое гласит: ...абсолютно безотходное производство невозможно (оно равноценно созданию вечного двигателя).

Это закон о хозяйственной деятельности человека, отходы от которых неизбежны, и потому необходимо думать как об уменьшении их количества, так и о последующем их использовании.

В связи с этим при развитии технологий необходимы:
а) малая энерго- и ресурсоемкость,
б) создание производства, в котором отходы одного производства являются сырьем другого производства,
в) организация разумного захоронения неминуемых отходов

Представьте, как выглядел бы обычный дом, если бы из него не выбрасывались отходы. Наша планета представляет собой такую же замкнутую систему: все, что мы выбрасываем, в конце концов должно где-то скапливаться в пределах нашего дома - Земли. Частичное разрушение озонового слоя показывает, что даже такие, казалось бы, безвредные газы, как хлорфторуглероды (фреоны), не исчезают бесследно, растворяясь в воздухе. Кроме фреонов существуют сотни других потенциально опасных веществ, которые выбрасываются в атмосферу, реки и океаны.

Правда, одни отходы, которые называют «биологически разлагаемыми», со временем могут расщепиться и включиться в естественные процессы, другие же - не могут (пластиковые упаковки пролежат в течение нескольких десятков лет).

Но самую большую опасность представляют радиоактивные отходы.

Настаёт время расплаты за экологическое невежество и авантюризм и для космической промышленности.

Пренебрежительное отношение человека к проблеме захоронения отходов напоминает также о третьем законе экологии.

ТРЕТИЙ ЗАКОН. ПРИРОДА "ЗНАЕТ" ЛУЧШЕ. Это закон разумного, сознательного природопользования. Нельзя забывать, что человек - тоже биологический вид, что он - часть природы, а не ее властелин. Это означает, что нельзя пытаться покорить природу, а нужно сотрудничать с ней. Пока мы не имеем полной информации о механизмах и функциях природы, а без точного знания последствий преобразования природы недопустимы никакие ее "улучшения".
Иначе говоря, человеку нужно поддерживать порядок, существующий в природе, а не соревноваться с нею, считая свои решения наилучшими. В качестве примера можно привести некоторые пестициды. Поначалу они помогали фермерам вести борьбу с сорняками и истребляли практически всех опасных вредителей. Казалось, теперь-то небывалые урожаи обеспечены. Но все обернулось по-другому. Сорняки и насекомые оказывались устойчивыми к различным видами пестицидов, в то время как для животных и птиц, которые питаются насекомыми, а также для природы и человека эти вещества - ядовиты. Во всем мире насчитывается по меньшей мере миллионы таких пострадавших.

И в довершение всего появляется множество доказательств, что длительное применение пестицидов ни в коей мере не способствует повышению урожаев. Сегодня в Соединенных Штатах от насекомых погибает намного большая часть урожаев, чем до того как использование пестицидов резко увеличилось.

Можно привести примеры об отстреле в свое время волков, которые оказались «санитарами леса», или об уничтожении в Китае воробьев, которые якобы губят посевы, но никто не подумал, что посевы без птиц будут погублены вредными насекомыми. Природные системы «сконструированы» по правилам, «цели» и «законы» которых не совпадают с нашими. Лес, поле, степь – всё это сложные системы, живущие по своим собственным законам, и отменить, их человеку не дано

Четвертый закон. Ничто не дается даром. Это закон рационального природопользования. "...Глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения". Платить нужно энергией за дополнительную очистку отходов, удобрением - за повышение урожая, санаториями и лекарствами - за ухудшение здоровья человека и т д.

Если мы не хотим вкладывать средства в охрану природы, то придется платить здоровьем. Этот закон базируется на результатах возникновения и развития жизни на земле, на естественном отборе в процессе эволюции жизни. Так, для любого органического вещества, вырабатываемого организмами, в природе существует фермент, способный это вещество разложить. В природе ни одно органическое вещество не будет синтезировано, если нет средств для его разложения.

Вывод. Должен измениться сам подход к понятию экологической чистоты. мы должны найти способы гармоничного интегрирования своего производства с биосферой планеты. И на первый план в мотивации человека должно выйти не получение наибольшей прибыли с меньшими затратами, а гармоничность производства. Где определяющую роль будет играть не рост личного дохода разработчика или производителя, а чистота их совести, степень осознания их ответственности перед природой. Пока еще это звучит довольно утопично. Но все меняется. Уже сейчас разработка мероприятий по обеспечению экологической чистоты при проектировании некоторых производств составляет основную долю расходов. Создано и развивается интересное направление в проектировании, получившее название “Разработка благодатных технологий”. Здесь основным критерием оптимальности принимаемого решения выступает не экономический показатель, а совесть разработчика. Насколько все это жизнеспособно, покажет будущее. Но без подобного рода поиска нового мировоззрения человек обречен.

Современная экология имеет собственные законы, правила, эмпирические (гpеч. empeiria – опыт, основанные на опыте) обобщения. Основные проблемы взаимодействия общества и природы в какой-то мере отражают четыре положения, которые сформулировал американский биолог Барри Коммонер в книге "Замыкающийся круг". Он назвал их "законами экологии", именно в кавычках .

Первый «закон» экологии: все связано со всем

Этот закон отражает существование тесных связей в биосфере между живыми организмами и физико-химическими свойствами окружающей природной среды. Любое изменение в качестве физико-химического состояния природной среды передается как внутри экосистемы, так и между ними, влияет на их развитие и биосферы в целом. В качестве примера можно привести ситуацию, сложившуюся в экосистеме Азовского моря. Всего полвека назад продуктивность Азовского моря была в 1,5 раза выше, чем Северного, в 8 раз – Балтийского и в 25 раз – Черного. Кроме того, в Азовском море вылавливали ценные осетровые породы рыб. Но в связи с использованием стока Дона и Кубани для орошения и других хозяйственных нужд возросла соленость воды. Это привело к нашествию черноморских медуз, которых раньше здесь вообще не было. Это нарушило экологическое равновесие Азовского моря. Медузы поедали планктон, которым раньше питалась мелкая рыба, бывшая, в свою очередь, пищей для гораздо более крупных рыб. Уловы ценных пород упали с обычных 90000 т до 5700 т. .

Второй «закон» экологии: все должно куда- то деваться

Действие этого закона - одна из главных причин экологического кризиса. Огромные количества веществ извлекаются из недр Земли, преобразуются в новые соединения, которые рассеиваются в окружающей природной среде, включаясь в биохимические круговороты. Некоторые их них, химически активные, способны вступать в реакцию с белками, замещать биогенные элементы, влиять на развитие живых организмов. Они очень опасны. Б. Коммонер рассматривает это на примере ртути, содержащейся в использованной батарейке или транзисторе, которая проходит свой путь в окружающей среде: «мусорный контейнер – мусоросжигательная фабрика – атмосфера – водоем – метилирующие ртуть бактерии – зоопланктон – рыба – человек». До конца доходит небольшое количество ртути, но все же доходит, накапливается и оказывает свое воздействие.

Не менее опасны многие сотни органических соединений – ксенобиотиков, которые рассеяны в биосфере, включились в глобальный круговорот, накапливаются во все новых поколениях рыб, птиц, зверей, людей. Например, ДДТ, его содержание в микроводорослях и бактериях в 20 – 100 раз больше, чем в воде, в теле рыб – в 5 - 12 тыс. раз, в теле водоплавающих птиц, питающихся рыбой, – в 30 - 100 тыс. раз. В начале 80-х г. жители разных стран Земли содержали в своем теле от 2 до 5 мг ДДТ на каждый кг веса тела .

Третий «закон» экологии: природа знает лучше

Этот закон базируется на результатах возникновения и развития жизни на Земле, на естественном отборе в процессе эволюции жизни. Главный критерий этого отбора – вписанность в биотический круговорот. У любого вещества, выработанного организмами, должен существовать разлагающий его фермент. Человек же вопреки этому закону создал вещества, материалы, изделия, которые не подвержены биологическим повреждениям, биокоррозии и не могут быть обезврежены природой (например, полиэтилен, ДДТ и др.). Таким образом, человечество, воздействуя на биосферу как мощная "геологическая сила" вызывает в ней необратимые процессы, которые могут перерасти в глобальный кризис. Выход один – найти приемлемый для природы и достойный для человечества компромисс. Б. Коммонер в своей лекции "Экология и социальные действия" внес дополнение в формулировку закона: "Природа знает лучше, что делать, а люди должны решить, как сделать это возможно лучше" [по 8].

Четвертый «закон» экологии: ничто не дается даром

Б. Коммонер пишет: "Глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничто не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать; он может быть только отсрочен. Нынешний кризис окружающей среды говорит о том, что отсрочка слишком затянулась" . Б. Коммонер не стал приводить доказательств этого закона, он основан на многовековом опыте человечества. Глобальная экосистема, т.е. биосфера, представляет собой единое целое, в рамках которого любой выигрыш сопровождается потерями, но в другом месте. Например, при выращивании зерна, из почвы извлекаются химические элементы, и если в нее не вносить удобрения, то урожаи снижаются.

Вследствие большой сложности объектов изучения экологи в ней очень много законов, принципов и правил. Следовательно, их нельзя свести к нескольким, даже выделив среди них главные. Известный американский эколог Барри Коммонер в 1974 сформулировал свой, максимально сокращен и упрощенный вариант законов экологии. Б. Коммонер выразил пессимистическую мысль: "Если мы хотим выжить, мы должны понять причину приближающейся катастрофы". Законы экологии он сформулировал в виде четырех афоризмов:

o Все связано со всем - это утверждение повторяет известное диалектическое положение о всеобщей связи вещей и явлений.

o Все должно куда-то деваться - это неформальное перефразирование фундаментального физического закона сохранения материи.

o Природа знает лучше - это положение распадается на две относительно независимые тезиса: первая связывается с лозунгом "назад к природе"; вторая - с призывом к осторожности в общении с ней.

o Ничто не дается даром - это экологический закон якобы "объединяет" три предыдущих.

Первый закон "Все связано со всем" обращает внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе и человеческом обществе. По значению он близок к закону внутреннего динамического равновесия: изменение одного из показателей системы, как правило, вызывает структурно-функциональные количественные и качественные изменения; при этом сама система сохраняет общую сумму вещественно-энергетических качеств.

Экология рассматривает биосферу нашей планеты как сложную систему с многими взаимосвязанными элементами. Эти связи реализуются на принципах обратной отрицательной связи (например, в системе "хищник - жертва"), прямых связей, а также благодаря разнообразным взаимодействиям. За счет этих связей формируются гармоничные системы круговорота веществ и энергии. Любое вмешательство в работу сбалансированного механизма биосферы вызывает ответ сразу по многим направлениям, что делает прогнозирование в экологии чрезвычайно сложным делом.

Приведем типичный пример. В водной экосистеме для каждой биологической звена характерна своя скорость реакции, которая зависит от скорости метаболических процессов и размножения соответствующих организмов. Для появления нового поколения рыб необходимо несколько месяцев, водорослей - несколько дней, бактерии-розкладачи способны размножаться за несколько часов. Скорость метаболизма этих организмов (т.е. скорость, с которой они усваивают питательные вещества, используют кислород или продуцируют отходы жизнедеятельности), связана обратной зависимостью с их размерами. То есть, если скорость метаболизма рыбы принять за единицу, то для водорослей эта скорость будет равняться около 100, а для бактерий - около 10 000 единицам.

Для того, чтобы вся циклическая система оставалась в равновесии, необходимо, чтобы общая скорость ее внутренних процессов руководствовалась наиболее медленной звеном, в нашем случае - ростом и метаболизмом рыб. Любой внешнее воздействие, что ускоряет часть цикла и тем самым заставляет какую-то одну часть работать быстрее, чем система в целом, приводит к неблагоприятным последствиям. Если система находится в равновесном состоянии, кислород производится водорослями и поступает из атмосферы. Предположим, что скорость поступления в систему органических отходов резко возросла (например, за счет сброса сточных вод - бактерии увеличили свою активность, в результате скорость потребления кислорода бактериями-розкладачамы может превысить скорость его выработки водорослями (а также скорость его поступления из атмосферы), тогда содержание кислорода в воде приблизится к нулю, и система погибнет.

Б. Коммонер писал: "Все это является следствием простого факта: все связано со всем. Система стабилизируется благодаря своим динамическим свойствам, и эти же свойства под воздействием внешних нагрузок могут привести к драматическому последствия: сложность экосистемы и скорость ее круговорота определяют степень нагрузки, которое она может выдержать, то есть небольшой сдвиг в одном месте может вызвать отдаленные, значительные и долговременные последствия ".

И природа, и общество находятся в единой сети системных взаимодействий. Любое изменение в природе, вызванная человеком, вызывает цепь последствий - нарушение одного звена этой цепи приводит к соответствующим нарушениям в других звеньях. Биосфера Земли является равновесной экосистемой, в которой все отдельные звенья взаимосвязаны и дополняют друг друга. Нарушение какого-либо звена приводит к изменению в других звеньях. Например, одним из последствий вмешательства человека в природу стало исчезновение видов и уменьшение видового разнообразия.

Второй закон "Все должно куда-то деваться" близок к рассматриваемому выше, а также в закон развития природной системы за счет окружающей среды. Этот закон является неформальным перефразировкой фундаментального закона физики - материя никуда не исчезает. Его можно назвать законом сохранения массы вещества, и он является одной из важнейших требований рационального природопользования. В отличие от общественного производства и быта живая природа в целом почти безотходная - в ней нет мусора. Углекислый газ, который выделяют животные как отходы дыхания, является питательным веществом для зеленых растений. Растения "выбрасывают" кислород, который используется животными. Органические остатки животных служат пищей для редуцентов, а уже их отходы (неорганические вещества - азот, фосфор, углекислый газ) становятся пищей для водорослей. То есть в природе продукты жизнедеятельности одних организмов является «сырьем» для других. Это свидетельствует о высоком уровне замкнутости круговорота веществ в биосфере.

На примере биологического круговорота видно, как остатки и продукты жизнедеятельности одних организмов в природе источником существования для других. Человек пока еще не создала такого гармоничного кругооборота в своей хозяйственной деятельности. Любое производство постоянно производит по крайней мере две вещи - необходимую продукцию и отходы. Отходы сами собой не исчезают: они накапливаются, снова вовлекаются в круговорот веществ и приводят к непредсказуемым последствиям. Технологические отходы общества часто "не вписываются" в природные экосистемы, они никуда не исчезают и становятся загрязнителями. С точки зрения живой природы человечество производит в основном мусор и яд. Любое загрязнение природы возвращается к человеку в виде "экологического бумеранга".

На фоне этого рождаются "смелые" проекты утилизации наших отходов, особенно радиоактивных, например в космосе, на других планетах, предлагают даже отправлять их на Солнце. К счастью, в этих проектов есть много оппонентов, ведь второй закон Коммонера никто не отменял. Мы пока еще даже не представляем, какими могут быть конкретные механизмы "экологического бумеранга" в случае попытки "загрязнить" Солнце. Лучше даже не пытаться. Итак, ничто в природе не исчезает, а лишь переходит из одной формы существования материи в другую.

Третий закон "Природа знает лучше" указывает на то, что пока нет абсолютно достоверной информации о механизмах и функции природы, люди почти неизбежно вредят естественным системам. Б. Коммонер для лучшего понимания этого закона проводил аналогию: когда человек, не знакомый с устройством часов, желает его починить, часы вряд ли заработает. Любая попытка наугад изменить что-либо обречена на неудачу. Закон Коммонера в этом случае можно перефразировать так: "часовщик знает лучше". Подобно часов живой организм, на который влияют "слепые" случайные изменения, почти наверняка будет не улучшенный, а сломан.

"Живое состоит из многих тысяч различных органических соединений, - писал Б. Коммонер, - и порой кажется, что по крайней мере некоторые из них могут быть улучшены, если их заменить каким-то искусственным вариантом природной субстанции. Третий закон экологии утверждает, что искусственное введение органических веществ, которые не существуют в природе, а созданные человеком, но участвуют в живой системе, скорее всего нанесет вреда ". Одним из самых удивительных фактов в химии живых веществ является то, что для любой органической субстанции, производимой живыми существами, в природе есть фермент, способный эту субстанцию разложить. Поэтому, когда человек синтезирует новую органическое соединение, которое по структуре значительно отличается от природных веществ, вполне вероятно, что для нее нет розкладального фермента, и это вещество будет накапливаться в природе.

Поэтому этот закон призывает к осторожности во взаимоотношениях с природой. Недаром сам Б. Коммонер через два года дополнил формулировка этого закона: "Природа знает лучше, что делать, а люди должны решать, как сделать это как можно лучше".

Человечество прошло гораздо более короткий путь развития, чем биосфера Земли. За многие миллионы лет существования биосферы полностью сформировались связи и механизмы ее функционирования. Необдуманное, безответственное вмешательство людей в природу может привести (и приводит) к уничтожению отдельных связей между звеньями экосистем и к невозможности возврата экосистем в первоначальное состояние. Человек, самоуверенно желая "улучшить" природу, нарушает ход естественных процессов. Действительно, в природе все очень целесообразно и функционально. И это можно понять, ведь у нее было достаточно времени, чтобы отбросить все неудачные варианты и оставить только выверенные.

В 1991 г.. Группа американских исследователей проводила эксперимент, получивший название "Биосфера-2". В пустынном районе штата Аризона был построен комплекс изолированных от внешней среды помещений со стеклянной крышей и стенами (извне поступала только солнечная энергия), в которых созданы пять соединенных друг с другом экосистем: влажный тропический лес, саванна, пустыня, болото и море (бассейн глубиной 8 м с живым коралловым рифом).

В "Биосферу-2" было переселено 3 800 представителей фауны и флоры, причем основным критерием их отбора была польза, которую они могли приносить людям (потребляться как еда, очищать воздух, давать лекарства и др.). В "Биосферу-2" были внесены и техносфера, которая имела жилые и рабочие помещения, рассчитанные на восемь человек, спортзал, библиотеку, город и многочисленное техническое оборудование (дождевальные установки, насосы для циркуляции воды и воздуха, компьютер с множеством датчиков, который должен был вести мониторинг жизненно важных параметров комплекса).

Целью эксперимента, рассчитанного на два года, было создание замкнутой экосистемы, своеобразной мини-биосферы, которая функционировала на основе самообеспечения и была независимой от "Биосферы-1" (так авторы называли биосферу Земли). В эту ми-ни-биосферу должна органично войти минитехносфера с исследователями. Авторы мечтали достичь искусственно поддерживаемого в системе гомеостаза, т.е. стабильности основных жизненно важных параметров (температуры, влажности и т.п.). Отходы биоты одной экосистемы должны были служить ресурсами для другой.

Проект был призван осуществить (пусть и в небольшом масштабе) мечту В.И. Вернадского о переходе к управлению человеком всеми процессами в биосфере.

Эксперимент закончился неудачно: менее чем за полгода исследователей эвакуировали из "Биосферы-2" обратно в родной "Биосферы-1". Желаемого управляння процессами и сбалансированности техносферы и "Биосферы-2" достичь не смогли; более того, основные параметры системы, в частности содержание в воздухе углекислого газа, состав микроорганизмов в почве и т.д., вышли из-под контроля. Когда содержание С02 в воздухе достиг опасного для здоровья людей уровня и никакими способами снизить его не удалось, эксперимент был прекращен.

Крах эксперимента "Биосфера-2" наглядно доказал, что полная сбалансированность всех процессов, круговорот веществ и энергии, поддержания гомеостаза возможны лишь в масштабах Земли, где эти процессы отрабатывались в течение многих миллионов лет. И никакие компьютеры не способны взять на себя руководство системой, сложность которой намного выше их собственной. Подтвердилась также справедливость принципа, сформулированного математиком Дж. Нейманом: "Организация системы ниже определенного минимального уровня приводит к ухудшению ее качества".

Итак, как всеобъемлющее управление "Биосферой-1", так и создание искусственных биосфер типа "Биосферы-2" сегодня (и в ближайшем будущем) не под силу человеку. Усилия человечества должны быть направлены на сохранение общепланетного биосферы - очень сложной, сбалансированной системы, устойчивость которой сейчас нарушается техносферой. Нам необходимо стараться не "брать на себя руководство биосферой", а действовать так, чтобы "не мешать природе", которая, по закону Б. Коммонера, "знает лучше".

Трагический эгоцентризм в крайнем своем проявлении выраженный известным селекционером 30-х годов XX в. В.И. Мичуриным: "Мы не можем ждать мил остей от природы; взять их у нее - наша задача». Деятельность человека только тогда будет оправдана, когда мотивация ее поступков будет определяться в первую очередь той ролью, для выполнения которой она была создана природой, когда потребности природы будут иметь для человека большее значение, чем личные. Человечество должно научиться жить в гармонии с природой.

Четвертый закон "За все надо платить, или ничто не дается даром" вновь касается тех проблем, которые обобщают закон внутреннего динамического равновесия и закон развития природной системы за счет ее окружения. Б. Коммонер так объяснял этот закон: "... Глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может быть объектом всеобщего улучшения: все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещены. Платеж по этому векселю нельзя избежать, он может быть только отсрочен. Нынешний кризис окружающей среды говорит лишь о том, что отсрочка очень затянулась ". И дополнил: "Мы разомкнули круг жизни, превратив его в бесчисленные циклы, в линейные цепи искусственных событий".

Четвертый закон подтверждает: природные ресурсы не бесконечны. Человек в процессе своей деятельности берет у природы в "долг" часть ее продукции, оставляя под залог те отходы и загрязнения, которым не может или не хочет предотвратить. Этот долг будет расти до тех пор, пока существование человечества не окажется под угрозой и люди вполне НЕ осознают необходимость устранения негативных последствий своей деятельности. А это устранение потребует очень больших затрат, которые и станут уплатой этого долга. Действительно, неразумная эксплуатация природных ресурсов и природных благ грозит расплатой, что придет рано или поздно.

На современном этапе развития науки и техники человечество, кажется, уже меньше зависит от природы, но зависимость эта сохранилась, и не просто сохранилась, а усложнилась, поскольку изменилась только относительная роль законов природы. Человечество, как и раньше, зависит от энергетических, минерально-сырьевых, биологических, водных и других природных ресурсов. Поэтому законы экологии Барри Коммонера, так же, как и все другие очень важные законы, отражающие общие системные закономерности функционирования и развития объективной реальности, следует помнить и учитывать в своей повседневной деятельности.

Экология - как и любая другая наука, подчиняется основным законам:

1.Закон биогенной миграции атомов (закон Вернадского): миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом происходит под влиянием организмов, в том числе и человека, который оказывает огромное влияние на биосферу, изменяя ее физический и химический состав.

2.Закон внутреннего динамического равновесия - главный в природопользовании, который помогает понять, что если при незначительном вмешательстве в естественную среду в разумных пределах экосистемы способны саморегулироваться и восстанавливаться, а иначе они бы «угасли».

3.Закон генетического разнообразия – все живое имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности (генная инженерия).

5.Закон константности (по Вернадскому) – количество живого вещества биосферы (за определенное геологическое время) есть величина постоянная (правило заполнения экологических ниш).

6.Закон максимума биогенной энергии (закон Вернадского-Бауэра) - любая биологическая система, находящаяся в состоянии «стойкого неравенства», развиваясь, увеличивает свое влияние на среду, т.е. в природе выживают те виды, которые в процессе эволюции увеличивают биогенную геохимическую энергию.

7. Закон минимума (по Ю. Либиху) - стойкость организма определяется самым слабым звеном в цепи ее экологических потребностей. Если развитие организма вкладывается в минимум экологических факторов, то он выживает, если нет, то гибнет.

8. Закон оптимальности : никакая система не может суживаться или расширяться в бесконечности. Эти размеры зависят от условий питания и факторов существования.

9. Закон равнозначности условий жизни : все условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли.

10. Закон развития окружающей среды – любая система развивается лишь за счет использования материально - энергетических и информационных возможностей окружающей среды (ОС).

Следствия закона :

1) Абсолютно безотходное производство невозможно.

2) Любая высокоорганизованная система является угрозой для менее организованной, поэтому в биосфере Земли невозможно повторное зарождение жизни.

3) Биосфера Земли, как система, развивается за счет внутренних и космических ресурсов.

11.Закон толерантности (закон Шелфорда) – лимитирующим фактором для организма может быть как min , так и max экологического влияния, диапазон между которым и определяет степень выносливости (толерантности) к данному фактору, т. е. любой излишек вещества или энергии в экосистеме – это враг или загрязнитель.

12.Закон грунтоистощения (уменьшение плодородия) – нарушение плодородия почв происходит за счет их использования или нарушения естественного почвообразования.

13. Закон физико-химического единства живого вещества (по Вернадскому) - все живое вещество Земли имеет единую физико-химическую природу.

14. Закон ограниченности природных ресурсов – все природные ресурсы Земли являются конечными. Все крупномасштабные изменения на земле (циклоны, извержение вулканов) имеют суммарную энергию, не превышающие 1 % от энергии солнечного излучения (правило одного процента).

15. Закон пирамиды энергий , правило 10% - в соответствии с экологической пирамидой, каждый последующий трофический уровень ассимилирует не более 10% энергии предыдущего. Повышение этой величины недопустимо, т. к. может произойти полное исчезновение популяций. Данный закон служит ограничителем для практических целей в хозяйственной деятельности человека и природопользования.

16. Правило обязательного заполнения экологических ниш – пустующая экологическая ниша всегда должна быть заполнена.

17.Правило «мягкого» управления природой – заключается в опосредованном, направляющем, восстанавливающем экологическом балансе управления природными ресурсами.

18. Закон экологической корреляции – в системе все виды живого вещества и абиотические экологические компоненты функционально отвечают один другому. При выпадении одной части системы (вида) приводит к выключению связанных с ней других частей.

19. Четыре закона экологии по Б. Коммонеру :

1. Все связано со всем.

2. Все должно куда-то деваться.

3. Природа «знает» лучше (предостерегает от самоуверенности).

4. Ничто не проходит напрасно (за все надо платить).

Согласно научных работ американского эколога Д. Чираса (1991-1993): «Природа существует вечно (с точки зрения человека) и сопротивляется деградации, благодаря этим законам экологии».