Основні екологічні поняття і терміни

 

Аутекологія (термін введений у 1963 р. Швердфегером) – наука, яка вивчає взаємозв’язки представників виду з навколишнім середовищем. Цей розділ екології займається вивченням меж стійкості виду і його ставлення до різних екологічних факторів. Також вивчає вплив середовища на морфологію, фізіологію та поведінку організмів.

Біосфера – оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, населені живими організмами. Верхня межа біосфери має озоновий екран, що затримує більшу частину згубних згубних для живих істот ультрафіолетових проментів, а нижня – тепловий бар’єр.

Біосинтез – процес утворення необхідних організму речовин, який відбувається в його клітинах з участю біокаталізаторів – ферментів.

Біом – сукупність видів живого і оточуючого їх середовища, яка складає екосистему ландшафтно-географічної зони або сектора природного поясу.

Біомаса – кількість живої речовини будь-яких живих істот, виражена в одиницях маси на одиницю площі.

Біогеоценоз – сукупність рослинності, тваринного світу, мікроорганізмів і певної ділянки земної поверхні, які пов’язані між собою обміном речовин та енергії.

Біотехнології – сукупність методів і засобів отримання корисних для людини продуктів та явищ за допомогою біологічних агентів (виробництво ліків, антибіотиків, дріжджів, виведення мікроорганізмів, бактерій, які продукують білок, газ або тепло, тощо).

Біотоп – відносно одноманітний за абіотичними факторами середовища простір у межах водної, наземної і підземної частини біосфери, зайнятий одним біоценозом.

Біоценоз – взаємозв’язана сукупність мікроорганізмів, грибів, рослин і тварин, що населяють більш-менш однорідну ділянку суші чи водойми і характеризується певними відносинами між собою й адаптацією з довкіллям.

Вид (біологічний) – сукупність організмів зі спорідненими морфологічними ознаками, які можуть схрещуватися один з одним і мають спільний генофонд. Це структурна одиниця в системі живих організмів. Вид підпорядковується роду, але має підвиди і популяції. Види мають морфологічні, фізіолого-біохімічні, еколого-географічні та генетичні характеристики.

Демекологія – описує коливання чисельності різних видів і встановлює їх причини. Цей розділ ще називають динамікою популяцій, або популяційною екологією.

Екосистема – єдиний природний комплекс, утворений живими організмами і середовищем, в якому вони існують і де компоненти тісно пов’язані обміном речовин, енергії та інформації.

Екологічні фактори – всі складові (елементи) природного середовища, які впливають на існування й розвиток організмів і на які живі істоти реагують реакціями пристосування.

Екологічні піраміди – піраміди біомаси, чисел чи енергії, які відображають зменшення цих величин від продуцентів до редуцентів у вигляді масштабних пірамід. Тобто, це – графічне зображення співвідношення між продуцентами, консументами, вираженого в одиницях маси, числа істот чи величинах енергії.

Екополітика – сукупність методів контролю екологічних обмежень при соціально-економічному розвитку країни, регіону світу чи людства в цілому.

Популяція – сукупність особин одного виду з однаковим генофондом, яка живе на спільній території протягом багатьох поколінь.

Синекологія – аналізує стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угрупування організмів, а також між ними і навколишнім середовищем.

Сукцесія – послідовна зміна біоценозів, які спадково виникають на одній і ті й же території в результаті впливу природних факторів чи людини.

Основні екологічні закони

 

Екологія, як і інші науки, базується на загальнонаукових, кібернетичних, біологічних, географічних, фізико-хімічних законах. М.Ф. Реймерс в одній із своїх робіт перелічив понад 250 законів, закономірностей, принципів, правил, якими користується сучасна екологія.

Наведемо перелік основних законів:

Закон обмеження природних ресурсів, згідно з яким усі природні ресурси кінцеві (вичерпні).

Закон біогенної міграції атомів (Вернадського): міграція хімічних елементів на земній поверхні і в біосфері в цілому відбувається або за безпосередньої участі живої речовини, або в середовищі, геохімічні особливості якого (О , СО , Н ), зумовлені живою речовиною – і тією, що існує сьогодні, і тією що діяла на Землі за всю її геологічну історію.

Закон константності (Вернадського) – кількість живої речовини біосфери (для даного геологічного періоду) є константа.

Закон необоротності (Долло) – організм (популяція, вид) не може повернутися до попереднього стану, вже здійсненого в ряді його предків.

Закон 1% - зміна енергетики природної системи в межах 1%, як правило, не виводить природну систему із врівноваженого стану.

Закон толерантності (Шелфорда) – лімітуючим фактором процвітання організму (виду) може бути як мінімум, так і максимум екологічного фактора, діапазон між якими визначає величину витривалості – толерантності організму.

Закон рівнозначності всіх умов життя – всі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначну роль.

Закони Б. Коммонера: 1) все пов'язане зі всім; 2) все повинне кудись подітися; 3) природа знає краще; 4) ніщо не дається задарма або за все доводиться платити. До коммонеровських законів екології звично додають ще одне положення про необхідність об'єктивної і правдивої інформації про екологічну ситуацію у різних регіонах («правда очищує»). Екологічна інформованість громадян та залучення їх до процесу прийняття владних рішень сприяє формуванню та розвитку громадянського суспільства в країні.

Закон конкурентного виключення формулюється таким чином: два види, що займають одну екологічну нішу, не можуть співіснувати в одному місці нескінченно довго. Те, який з видів перемагає залежить від зовнішніх умов. За цих умов перемогти може кожен. Важливою для перемоги обставиною є швидкість зростання популяції. Нездатність виду до біотичної конкуренції призводить до його витіснення та необхідності пристосування до більш складних умов та факторів.

Цей закон може працювати і в людському суспільстві. Особливістю його дії є те, що в наш час цивілізації не можуть розійтися. У біосфері немає місця для розселення та немає надлишку ресурсів, що загострює конкурентну боротьбу. Можна говорити про екологічне суперництво між країнами і навіть екологічні війни або війни, зумовлені екологічними причинами.

Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем та їхні ієрархії тісно пов’язані між собою, тому зміна одного з показників неминуче призводить до функціонально-структурних змін інших, але при цьому зберігаються загальні якості системи – речовинно-енергетичні, інформаційні та динамічні.

Наслідки дії цього закону виявляються в тому, що після будь-яких змін природного середовища (речовинного складу, енергії, інформації, швидкості природних процесів, тощо) обов’язково розвиваються ланцюгові реакції, які намагаються нейтралізувати ці зміни. Навіть незначна зміна одного показника може спричинити великі відхилення в інших і в усій екосистемі.

Закон генетичної різноманітності: все живе генетично різне й має тенденції до збільшення біологічної різнорідності.

Закон має важливе значення в природокористуванні, особливо в сфері біотехнології, коли не завжди можна передбачати результат нововведень під час вирощування нових мікрокультур через виникаючі мутації або поширення дії нових біопрепаратів на ті види організмів, на які вони розраховувалися.

Закон кореляції (сформульований Ж.Кюв’є): в організмі, як цілісній системі, всі його частини відповідають одна одній як за будовою, так і за функціями.

Зміна однієї частини неминуче викликає зміни в інших.

Закон максимізації енергії (сформульований Г. і Ю.Одумами та доповнений М.Реймерсом): у конкуренції з іншими системами зберігається та з них, яка найбільше сприяє надходженню енергії та інформації і використовує максимальну їх кількість найефективніше.

Система утворює накопичувачі високоякісної енергії, частину якої витрачає на забезпечення надходження нової енергії, забезпечує нормальний кругообіг речовин і створює механізми регулювання, підтримки, стійкості системи, її здатність пристосовуватися до змін, налагоджує обмін з іншими системами. Максимізація забезпечує підвищення шансів на виживання.

Закон максимуму біогенної енергії (закон Вернадського - Бауера): будь-яка біологічна та біонедосконала система, що перебуває у стані стійкої нерівноваги (динамічно рухливої рівноваги з довкіллям), збільшує, розвиваючись, свій вплив на середовище.

У процесі еволюції виживають ті, котрі збільшують біогенну геохімічну енергію. Живі організми ніколи не перебувають у стані рівноваги і виконують за рахунок своєї вільної енергії корисну роботу проти рівноваги, якої потребують закони фізики та хімії за існуючих зовнішніх умов. Цей закон поряд з іншими є основою розробки стратегії природокористування.

Закон оптимальності: ніяка система не може звужуватися або розширюватися до нескінченності.

Ніякий цілісний організм не може перевищувати певних критичних розмірів, котрі забезпечують підтримку його енергетики. Ці розміри залежать від умов живлення та факторів існування. У природокористуванні закон оптимальності допомагає знайти оптимальні, з точки зору продуктивності, розміри для ділянок полів, вирощуваних тварин, рослин. Ігнорування закону – створення величезних площ монокультур, вирівнювання ландшафту масовими забудовами, тощо – призводить до неприродного одноманіття на великих територіях і викликає порушення у функціонуванні екосистем, зумовлює екологічну кризу.

Закон піраміди енергії (сформульований Р.Ліндеманом): з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший переходить у середньому не більше 10% енергії. Зворотний потік з більш високих на більш низькі рівні набагато слабший – не більше 0,5-0,25%, і тому говорити про колообіг енергії в біоценозі не доводиться.

За цим законом можна розраховувати земельні площі, лісові угіддя з метою забезпечення населення продовольством та іншими ресурсами.

Закон рівнозначності умов життя: всі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначні ролі.

Закон сукупної дії природних факторів (закон Мітчерліха-Тінемана-Біулє): обсяг урожаю залежить не від окремого, навіть лімітуючого фактора, а від всієї сукупності лімітуючих факторів одночасно.

Частку кожного фактора в сукупній дії можна визначити. Закон має силу, коли вплив монотонний і максимально виявляється кожний фактор за незмінності інших у тій сукупності, що розглядається.

Закон ґрунтостомлення (зниження родючості): поступове зниження природної родючості ґрунтів відбувається через тривале їх використання й порушення природних процесів ґрунтоутворення, а також внаслідок тривалого вирощування монокультур, внаслідок накопичення токсичних речовин, що виділяються рослинами, залишків пестицидів та мінеральних добрив.

Закон емерджентності: ціле завжди має особливі властивості, відсутні у його частин.

Закон необхідної різноманітності: система не може складатися з абсолютно ідентичних елементів, але може мати ієрархічну організацію та інтегративні рівні.

Закон незворотної еволюції: організм (популяція, вид) не може повернутися до попереднього стану, реалізованого його предками.

Закон ускладнення організації: історичний розвиток живих організмів призводить до ускладнення їх організації шляхом диференціації органів та функцій.

Закон нерівномірності розвитку частин системи: система одного виду розвивається не суворо синхронно – в той час, коли один досягає більш високої стадії розвитку, інші залишаються в менш розвиненому стані.

Закон збереження життя: життя може існувати тільки в процесі руху через живе тіло потоку речовин, енергії, інформації.

Закон розвитку системи за рахунок навколишнього середовища: будь-яка система може розвиватися лише за рахунок використання матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища; абсолютно ізольований саморозвиток неможливий.

Правило затухання процесів: зі зростанням ступеня зрівноваженості з навколишнім середовищем або внутрішнього гомеостазу (у випадку ізольованості системи) динамічні процеси в системі затухають.

Аксіома адаптованості Ч. Дарвіна: кожний вид адаптований до певної, специфічної для нього, сукупності умов існування.

Принцип мінімального росту популяції: існує мінімальний розмір популяції, нижче якого її чисельність не може опускатися.

Правило взаємопристосованості організмів в біоценозі К. Мебіуса-Г.Ф.Морозова: види в біоценозі пристосовані один до одного настільки, що їхня спільнота складає внутрішньо суперечливе, але єдине і взаємопов’язане ціле.

 

Література /1.1, 1.2, 2.2/

Питання для самоконтролю

1. Охарактеризуйте основні екологічні поняття.

2. Назвіть основні екологічні закони.

3. В чому суть основних екологічних законів.

4. Проаналізуйте на прикладі дію будь-якого екологічного закону.

5. Проаналізуйте рівні організації живої матерії