Природа как живая система. Основные экологические законы

Жизнь рассматривается как форма существования и развития материи, которая возникает при определенных условиях. В настоящее время большинство ученых признают теорию биогеохимической эволюции как основу зарождения жизни на Земле. Местом абиогенного синтеза простейших органических соединений была первичная воздушная оболочка. Источниками энергии для образования новых соединений стали электрические разряды, ультрафиолетовое излучение Солнца и радиоактивные частицы. Кислорода в составе атмосферы еще не было, его присутствие было губительным для первых органических веществ. Абиогенно образовавшееся вещество накапливалось в Мировом океане, который сформировался по мере охлаждения поверхности Земли вследствие выпадения обильных осадков. Затем образовались крупные полимеры из малых мономеров, которые получили название полипептидов и полинуклеотидов – эти белки смогли искусственно синтези-ровать из смеси сухих аминокислот. Возникновение белкового синтеза, который контролируется нуклеиновыми кислотами, явился первым важным шагом в формировании жизни. Первые примитивные комплексы полимеров уже обладали всеми признаками и свойствами современных клеток. Вторым важнейшим шагом в эволюции жизни стало образование клеточной мембраны. Комплексы клеток могли образовывать на поверхности оболочки, поглощали питательные вещества из окружающей среды и обладали способностью к стабилизации внутренних полимеров. Они дали начало всем живым организмам на Земле.

Белково-нуклеиновая форма жизни на Земле существует благодаря объединению нескольких благоприятных астроно-мических факторов: постоянство светимости Солнца на протяжении всех 4,5 млрд. лет существования Земли; большая масса Земли, способная удержать вокруг себя довольно плотную атмосферу и большое количество воды; расстояние Земли от Солнца – если бы Земля была на 5% ближе или на 1% дальше от Солнца, жизнь на ней была бы невозможна. В.И.Вернадский доказал, что живые организмы играют очень важную роль в геологических процессах, которые формируют лицо Земли. Химический состав современной атмосферы, гидросферы и литосферы обусловлен жизнедеятельностью живых организмов. Минеральное инертное вещество перерабатывается живыми организмами и приобретает новое качество. Вся вода планеты проходит цикл расщепления в растительных клетках и восстановления в растительных и животных организмах, то есть обновляется биосферой приблизительно за 2 млн. лет. Живые организма играют огромную роль в аккумуляции солнечной энергии, в накоплении многих металлов (железа, меди, марганца). Установлено, что любой растворимый, но не летучий элемент может совершать биогеохимический круговорот только через биосферу. Живые организмы накапливают некоторые элементы в своих тканях, увеличивают их содержание в среде обитания. Биогеохимические принципы раскрывают эволюционно направленный характер глобального круговорота биосферы как саморазвивающейся системы.

Антропогенная трансформация биосферных структур – создание техногенных, агрокультурных и урбанистических ландшафтов – отвечает первому биогеохимическому принципу: биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению. Это сказывается в том растущем темпе, каким идет техническое перевооружение промышленности: биогенная миграция обуславливается творческим и научным потенциалом человечества. Достижения науки и техники позволили сформулировать второй биогеохимический принцип: усилия сознания и мысли приводят к созданию новых форм жизни и новой оболочки земли – ноосферы. Новую форму биогео-химической энергии можно назвать энергией человеческой культуры. В ходе антропогенного преобразования биосферы все более резко проявляется ее генетическое свойство – количественно-качественная ограниченность материально-энергетических ресурсов. В результате возникло новое противоречие между развитием социальной формы движения материи и закономерностями собственно биосферных механизмов и факторов.

Все вещества, входящие в биосферу, В.И.Вернадский разделил на: живое вещество, биогенное вещество, косное вещество, биокосное вещество, радиоактивные элементы, вещества космического происхождения, рассеянные атомы, возникшие под воздействием космического излучения. Место вещества в биосфере определяется его энергетическими и геохимическими функциями. Энергетические функции означают ассимиляцию солнечной энергии, геохимические – участие организмов в перемещении и концентрациях химических элементов. Живое вещество биосферы содержит и «пропускает» через себя 70 химических элементов. 97% биомассы составляют кислород, водород, углерод, азот, фосфор, сера; без этих элементов и их круговорота жизнь на Земле была бы невозможна. Биосфера состоит из организмов трех типов: продуцентов (автотрофов) – организмов, которые производят органическое вещество за счет утилизации солнечной энергии, воды, углекислого газа и минеральных солей, к этому типу принадлежат растения; консументов (гетеротрофов) – организмов, которые получают энергию за счет питания автотрофами или другими консументами, к ним принадлежат травоядные животные, хищники, паразиты, хищные растения и грибы; редуцентов – микроорганизмов, которые разлагают органическое вещество продуцентов и консументов до простых соединений – воды, углекислого газа и минеральных солей. Косным, безжизненным веществом биосферы руководят продуценты, ими – консументы, деятельность которых опреде-ляют обратные связи, которые идут от продуцентов. В результате осуществляется биотический кругооборот веществ в биосфере.

В каждом биоценозе, то есть совокупности организмов, которые населяют определенный участок суши или водоема, есть управляющая и управляемая подсистемы. Консументы не «разрешают» растениям слишком разрастаться, поедая лишнюю биомассу; за травоядными пристально «следят» хищники, предотвращая их чрезмерное размножение и уничтожение растительности; хищники второго ряда и паразиты управляют численностью хищников первого ряда; паразиты находятся под пристальным «вниманием» сверхпаразитов, и таким образом на Земле сохраняется динамическое равновесие всех видов, элементов и веществ. Стойкость биосферы обнаруживается в постоянстве ее общей массы за последние 1,5 – 2 млрд. лет – этот закон вывел В.И.Вернадский: количество живого вещества биосферы за определенное геологическое время является постоянной величиной.

Основные экологические законы:

Закон взаимоприспособления: виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество представляет единое и взаимоувязанное системное целое – изменение хотя бы одного элемента ведет к изменению всей системы.

Закон внутренней непротиворечивости: в естественных экосистемах деятельность входящих в них видов направлена на поддержание устойчивости этих экосистем как среды собственного обитания.

Закон максимального «давления» жизни: организмы размножаются с интенсивностью, обеспечивающей максимально возможное их число; «давление» жизни ограничено емкостью среды и действием законов взаимоприспособления и непротиворечивости.

Закон пищевой корреляции:сохраняются только те популяции, скорость размножения которых скоррелирована с количеством пищевых ресурсов среды.

Закон соответствия условий среды генетической предопределенности организма:организм существует до тех пор, пока окружающая среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к колебаниям и изменениям.

Закон необратимости эволюции: развитие биосферы и человечества как целого не может происходить от более поздних фаз к начальным; организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже пройденному предками.

Закон вектора развития:развитие однонаправлено – нельзя прожить жизнь от смерти к рождению, нельзя повернуть эволюцию вспять.

Закон минимума: (сформулирован Ю.Либихом, 1873г.) выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи ее экологических потребностей; если количество и качество экологических факторов близки к необходимому организму минимуму, он выживает, если меньше минимума – погибает, экосистема разрушается.

Закон толерантности: (сформулирован В.Шелфордом, 1913) лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору; в соответствие с этим законом любой излишек вещества или энергии в экосистеме является ее врагом, загрязнителем.

Закон максимума биогенной энергии: (сформулирован Бауэром) любая биологическая система в процессе развития увеличивает свое влияние на среду. Этот закон дополнил В.И.Вернадский: выживают те виды, которые увеличивают биогенную геохимическую энергию.

Закон максимизации энергии: (сформулирован Г. И Ю. Оду-мами) в конкуренции с другими системами выживает та из них, которая наилучшим образом организует поступление энергии и использует ее наиболее эффективно; максимизация энергии – это повышение шансов на выживание.

Закон ограниченности природных ресурсов: все природные ресурсы Земли исчерпаемы, планета – естественно ограниченное тело, в ней не могут существовать бесконечно составные части.

Закон оптимальности: никакая экосистема не может суживаться или расширяться до бесконечности, размеры экосистемы зависят от условий питания и экологических факторов существования.

Закон развития окружающей среды: любая экосистема развивается лишь за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды, абсолютно изолированное саморазвитие невозможно. Из этого закона вытекают следствия: а) абсолютно безотходное производство невозможно; б) более высокоорганизованная биотическая система представляет потенциальную угрозу менее развитой, поэтому в биосфере Земли невозможно повторное зарождение жизни – она будет уничтожена уже существующими организмами; в) биосфера Земли развивается за счет внутренних и космических ресурсов.

Закон уменьшения энергоотдачи: в процессе получения из естественных систем полезной продукции с течением времени на ее изготовление расходуется все больше энергии (сейчас затраты энергии на одного человека в сутки возросли в 60 раз по сравнению с традиционным обществом).

Закон пирамиды энергии: (сформулирован Р.Линдеманом) с одного трофичеоского уровня экологической пирамиды на другой переходит в среднем не более 10% энергии.

Закон равнозначности условий жизни: все естественные условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли; следствием этого закона является закон совокупности действия экологических факторов.

 






Дата добавления: 2022-06-04; просмотров: 16;


Поделитесь с друзьями:

Вы узнали что-то новое, можете расказать об этом друзьям через соц. сети.

Поиск по сайту:

Введите нужный запрос и Знаток покажет, что у него есть.
Znatock.org - 2022-2022 год. Для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь | Конфиденциальность
Генерация страницы за: 0.016 сек.