Системные законы макроэкологии

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Современная экология располагает совокупностью правил и законов. Мы воспользуемся широко известными законами экологии американского эколога Б.Коммонера (1974):

• всё связано со всем;

• все должно куда-то деваться;

• ничто не дается даром;

• природа знает лучше.

О всеобщей связи вещей и явлений в природе и в человеческом обществе («Всё связано со всем»).

О Законах сохранения («Все должно куда-то деваться»). Закон сохранения массы вещества одновременно является и од­ним из важнейших требований рационального природопользования. В отличие от человеческого производства и быта живая природа в целом почти безотходна, в ней нет такой вещи, как мусор. Все опавшие листья, экскременты и трупы животных становятся пищей для других организмов - насекомых, червей грибов, бактерий - разлагаются ими до простых соединений и в таком виде рано или поздно вновь потребляются растениями. При этом в целом для биосферы всегда соблюдается количест­венный баланс масс и равенство скоростей синтеза и распада. Это означает высокую степень замкнутости круговорота веществ в биосфере.

Деятельность человека привела к изменениям химической среды на поверхности планеты, к возникновению необычных для поверхности земли, воды и воздуха высоких концентраций ряда элементов, к появлению стойких синтетических соедине­нии, чуждых химизму - живых организмов - ксенобиотиков (от греч. ксенос - чужой). Некоторые из этих веществ являются сильными ядами. Поскольку из всего колоссального объема ма­териалов и веществ, извлекаемых из недр, перерабатываемых и синтезируемых человеком, в природный круговорот попадает лишь малая часть, то с точки зрения живой природы человече­ство производит в основном мусор и отраву. При этом сущест­венно нарушается замкнутость круговорота веществ.

О цене развития («Ничто не дается даром»). В экологическом контексте за этим утверждением скрывается мысль о качест­венной направленности эволюции систем. Большие системы способны к эволюции в сторону усложне­ния и совершенствования организации. Но развитие происходит за счет не только окружающей среды, но и собственных качественных ресурсов, любое новое приобретение в эволюции системы обязательно сопровождается утратой какой-то части прежнего достояния и возникновением новых, все более сложных проблем.

Вот примеры платы за совершенствование в ходе биологической эволюции

Первые настоящие клетки - прокариоты-автотрофы. предки цианобактерий (сине-зеленых водорослей), жившие около 3.5 млрд лет тому назад были необычайно жизнестойки, выживали в любой, даже самой агрессивной среде, и не знали естественной смерти, размножа­ясь простым делением. Появившиеся вслед за ними ядерные фотосин­тезирующие клетки приобрели более совершенную энергетику, но заплатили за это утратой бессмертия. Возникновение генетического кода и механизма передачи наследственных программ развития увеличило разнообразие форм и приспособляемость свободных клеток, но зато оказалась резко пониженной их индивидуальная физико-химическая метаболическая устойчивость. Им понадобилась кооперация.

С появлением многоклеточных организмов, образованием царств грибов, растении и животных и выходом их на сушу еще во много раз увеличилось биоразнообразие. Начались освоение экологических ниш и формирование биосферы Земли. Но вместе с многоклеточностъю к живым существам пришли старость и болезни, в том числе инфекции, злокачественные опухоли, паразитизм.

Подвижность животных, их гибкое поведение на основе перера­ботки сигнальной информации многократно раздвинули сферу жизни. Появился мозг - живой компьютер. Возникла великолепная периферия – органы чувств и совершенных двигательных реакций. Но за большое число степеней свободы и богатство выбора пришлось заплатитьнеобычайновозросшей напряженностью жизни, остротой борьбы за существование, постоянным риском гибели.

Теплокровность, термостатирование мозга у высших животных намного повысили точность нервных процессов, возможность их сложнорефлекторной организации. Появились зачатки рассудочной деятельности и предпосылки интеллекта. Умение перерабатывать инфор­мацию, отделенную от инстинктов, открыло нашему предку возмож­ность творчества, умение создать искусственные предметы, не встречающие в природе. А материализация информации с помощью речи, изобразительного искусства и письма позволила преодолеть биологический запрет на наследование приобретенных свойств и обеспечила культурное наследование в виде обучения.

Человек распространил эти возможности на все стороны своей жизни, постепенно отгораживаясь и от суровых природных условий, и от законов живой природы, но потребляя при этом все больше природных ресурсов. Ему ничто не давалось даром, тем не менее он занял ис- ключительное положение в природе, и сегодня еще трудно определить цену, которую за это приходится платить. 

О главном критерии эволюционного отбора («Природа знает лучше»). Это утверждение не столь очевидно, но очень важно для понимания взаимоотношений человека и природы. Оно также имеет два взаимосвязанных аспекта: бионический и эволюционный.

Люди создали множество вещей, которых нет в природе. Технический прогресс достиг небывалых высот. Многое из того, что создал человек, природа и вправ­ду не имеет, но не потому, что не могла создать, а потому, что не посчитала нужным или испробовала и не стала развивать, отказалась. Так было с колесом, электродвигателем, радиосвя­зью, ядерной энергией. Несомненно, человеческая техника превзошла многие возможности живых организмов, в особен­ности по таким характеристикам, как прочность, мощность концентрация энергии, скорость движения, дальность передачи сигналов и т.п. Но по изобретательности использования зако­нов природы, по принципам, оригинальности, совершенству и красоте конструктивных решений, по экономичности и эффек­тивности, технические устройст­ва намного уступают биологическим системам. После недолгого сопротивления это вынуждена была признать бионика - наука о применении принципов действия живых систем и биологиче­ских процессов для решения инженерных задач.

Чтобы убедиться в этом, достаточно сопоставить полные технико-экономические параметры в таких гомологических па­рах: автомобиль - лошадь; подводная лодка - дельфин; гидравлический компрессор – сердце; компьютер - человеческий мозг. Бионика лишь переводит ге­ниальные находки и идеи природы на язык человеческой тех­ники и решает их другими средствами, «с другого конца».

Закон ограниченности ресурсов («На всех не хватит»). В природе действует правило максимального «давления жизни»: организмы размножаются с интенсивностью, обеспе­чивающей максимально возможное их число. Репродуктивный потенциал многих организмов так велик, что если бы на какое-то время были сняты ограничения размножения и остановлено умирание, то произошел бы «биологический взрыв» космиче­ского масштаба: за считанные часы масса живого вещества превысила бы массу земного шара. Этого не происходит из-за ограничений по веществу: масса питательных веществ для всех форм жизни на Земле конечна и ограничена. Это означает, что общее количество живого вещества всех организмов планеты сравнительно мало изменя­ется, во всяком случае в пределах больших отрезков времени. Эта закономерность была сформулирована В.И.Вернадским в виде закона константности количества живого вещества: коли­чество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Поэтому значительное увеличение чис­ленности и массы каких-либо организмов в глобальном масштабе может происходить только за счет уменьшения численности и массы других организмов.

«На всех не хватит» - источник всех форм конкуренции, со­перничества и антагонизма в природе и в обществе. Внутри попу­ляций или между популяциями различных растений или животных предметом конкуренции чаще всего бывают пища, пространство (и в буквальном, и в переносном смысле - место под солнцем), убежище или половой партнер. Существенное различие в том, что в природе в результате конкурентной борьбы остаются лучшие, а в человеческом обществе это отнюдь не гаран­тировано, скорее наоборот.

Людей много, и им нужно много всего. Совершенно оче­видно, что при дальнейшем росте численности населения пла­неты если даже и хватит на всех хлеба и зрелищ, то на всех не хватит высоких стандартов комфорта и благополучия, не хватит просторного дома на природе с гаражом и бассейном и многого другого.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману