Закон Реймерса внутреннего динамического равновесия экосистемы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Реферат

Закон Реймерса внутреннего динамического равновесия экосистемы

Казань 2015

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).

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.

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.

Николай Фёдорович Реймерс (1931--1993) -- советский зоолог, эколог, один из главных участников становления заповедного дела в СССР. Доктор биологических наук, профессор. сын Ф. Э. Реймерса, известного физиолога растений. В начале 1950-х годов в связи с общей ситуацией в советской биологической науке отец Реймерса вместе с семьей был вынужден переехать в Иркутск, а Николаю Фёдоровичу, после окончания первого курса МГУ, пришлось перейти на второй курс Иркутского университета. реймерс экологический равновесие динамический

До 1961 года, когда Реймерс вернулся в Москву, на обширных территориях от Сахалина до Центральной Сибири им были проведены многолетние и обширные полевые научные работы, посвященные роли птиц, мелких млекопитающих и насекомых в организации экосистем. Результатом этих работ стали монографии «Насекомоядные и грызуны верхней Лены» (1963) и «Птицы и млекопитающие южной тайги Средней Сибири» (1966), а также множество статей.

C начала 1960-х годов область интересов постепенно начинает смещаться в сторону теории и практики организации заповедного дела. В 1966 году он становится заместителем директора по науке Приокско-Террасного заповедника; в 1968--1969 годах работает в Главном управлении по охране природы, заповедникам и охотничьему хозяйству Министерства сельского хозяйства СССР.

От проблем аутэкологии и популяционной экологии Реймерс впоследствии переходит к изучению проблем теоретической экологии, эколого-экономической науки (биоэкономики) и экологии человека. Активно пропагандирует и популяризирует науку, охрану природы, заповедное дело и рациональное природопользование (в журналах «Наука и жизнь», «Природа», «Химия и жизнь» и газетных публикациях), много выступает с лекциями.

В должности руководителя лаборатории и главного научного сотрудника работал в ЦЭМИ РАН, затем -- в Институте проблем рынка (созданного на базе ЦЭМИ). В 1988 году становится первым председателем Экологического союза СССР. C 1992 года -- один из организаторов и первый декан экологического факультета МНЭПУ.

После продолжительной болезни скончался в 1993 году.

С 1993 года в МНЭПУ ежегодно проводятся Научные чтения памяти Н. Ф. Реймерса.

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 нор-мальную 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

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

Данный закон раскрывает механизм экологического баланса. Окружающая среда находится в состоянии динамического равновесия. Она непрерывно балансирует, выравнивая рождение и смерть, микро- и макроэволюцию, разные энергетические и химические процессы.

При внешнем воздействии равновесие в экосистеме может нарушиться. Чтобы этого не произошло, системы вынуждены своевременно реагировать на изменения потоков вещества и энергии. При этом сумма динамических качеств, информации, вещества и энергии в системах остается неизменной, хотя сами элементы количественно меняются. Утрированно эту закономерность можно представить в виде уравнения:

а+b+c+d=f.

А, b, с и d могут меняться, а сумма f остается постоянной (f==const). Однако уравнение справедливо до тех пор, пока процессы в природе происходят сами собой.

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.

2)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.

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.

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.

Заключение

Применительно к деятельности по природопользованию охране природной среды часто приходиться слышать о необходимости учета законов развития природы. Человек осознав свою роль в биосфере лишь как одного из многочисленных видов, образующих ее многообразие, как часть ее, должен, как и все остальные, подчиняться законам природы. При этом сила homo sapiens заключается не в том, чтобы, проявляя свою мощь перестраивать природу, а в том, чтобы, правильно поняв законы ее развития, следовать им. Законы развития природы - законы более высокого порядка для человека в сравнении с законами развития общества.

Знание и соблюдение законов развития природы в деятельности человека и общества имеет решающее значение и оценивается как императив. Проявляющиеся во взаимодействии общества и природы законы развития природы создают естественнонаучные и философские основы разнообразной деятельности по природопользованию и охране окружающей среды, в том числе в сфере права. Учет законов природы при планировании и осуществлении экологически вредной деятельности и их соблюдение должно служить основным критерием экологической обоснованности и допустимости такой деятельности. Их знание и учет особенно важны при осуществлении таких правовых мер охраны природы, как нормирование предельно допустимых воздействий на природу, оценка воздействия планируемой деятельности на окружающую среду, экологическая экспертиза, планирование мер по охране природы и др. законы развития природы должны учитываться также при подготовке законопроектов об охране окружающей среды.

Обеспечение учета и соблюдение законов природы при принятии хозяйственных, управленческих и иных экологически значимых решений - одно из условий, методологическая основа выхода из экологического кризиса

Список используемой литературы

1. Основы экологии и экономика природопользования: уч. для студ. экономич. спец. Вузов. / О.С. Шимова, Н.К. Соколовский. - 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: БГЭУ, 2002.

2. Экология: Учебное пособие / О.В. Чистик - Мн.: Новое издание, 2000.

3. Сайт экологии: http://www.anriintern.com/ecology/spisok.htm

4. Н.Ф. Реймерс. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы. -- М.: «Россия молодая», 1994.

5. Н.Ф. Реймерс. Природопользование. Словарь-справочник. - М.: Юнити, 1990.

Размещено на Allbest.ru