Законы и правила экологии и природопользования

         Закон однонаправленности потока энергии:

         Энергия, которую  получает экосистема и которая усваивается  продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго, третьего и других порядков, а потом редуцентам, что сопровождается потерей определенного количества энергии на каждом трофическом уровне в результате процессов, которые сопровождают дыхание. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) попадает очень мало начальной энергии (не большее 0,25%), термин «кругооборот энергии» есть довольно условным

         Закон оптимальности:

         Никакая система  не может суживаться или расширяться  к бесконечности. Никакой целостный  организм не может превысить определенные критические размеры, которые обеспечивают поддержку его энергетики. Эти размеры зависят от условий питания и факторов существования.

         В природопользовании закон оптимальности помогает найти  оптимальные с точки зрения производительности размеры для участков полей, выращиваемых животных, растений. Игнорирование  закона -- создание огромных площадей монокультур, выравнивание ландшафта массовыми застройками и т.п. -- привело к неприродной однообразности на больших территориях и вызвало нарушение в функционировании экосистем, экологические кризы.

         Закон пирамиды энергий (сформулированный Р. Линдеманом):

         С одного трофического уровня экологической пирамиды на другого  переходит в среднем не более 10 % энергии.

         По этому закону можно выполнять расчеты земельных  площадей, лесных угодий с целью  обеспечения население продовольствием  и другими ресурсами.

         Закон равнозначности условий  жизни:

         Все естественные условия  среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли. Из него вытекает другой закон-совокупного действия экологических  факторов. Этот закон часто игнорируется, хотя имеет большое значение.

         Закон развития окружающей среды:

         Любая естественная система развивается лишь за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное  саморазвитие невозможно -- это вывод  из законов термодинамики.

         Очень важными являются следствия закона.

         1. Абсолютно безотходное  производство невозможное.

         2. Любая более  высокоорганизованная биотическая  система в своем развитии есть  потенциальной угрозой для менее  организованных систем. Поэтому  в биосфере Земли невозможно повторное зарождение жизни -- оно будет уничтожено уже существующими организмами

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

         Закон уменьшения энергоотдачи в природопользовании: в процессе получения из естественных систем полезной продукции с течением времени (в историческом аспекте) на ее изготовление в среднем расходуется все больше энергии (возрастают энергетические затраты на одного человека). Так, ныне затраты энергии на одного человека за сутки почти в 60 раз большие, чем во времена наших далеких предков (несколько тысяч лет тому). Увеличение энергетических затрат не может происходить бесконечно, его можно и следует рассчитывать, планируя свои отношения с природой с целью их гармонизации.

         Закон совокупного действия естественных факторов (закон Митчерлиха-Тинемана-Бауле):

         Объем урожая зависит  не от отдельного, пусть даже лимитирующего  фактора, а от всей совокупности экологических  факторов одновременно. Частицу каждого  фактора в совокупном действии ныне можно подсчитать. Закон имеет силу при определенных условиях - если влияние монотонное и максимально обнаруживается каждый фактор при неизменности других в той совокупности, которая рассматривается.

         Закон толерантности (закон  Шелфорда):

         Лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Соответственно закону любой излишек вещества или энергии в экосистеме становится его врагом, загрязнителем.

         Закон грунтоистощения (уменьшение плодородия):

         Постепенное снижение естественного плодородия почв происходит из-за продолжительного их использования  и нарушения естественных процессов  почвообразования, а также вследствие продолжительного выращивания монокультур (в результате накопления токсичных веществ, которые выделяются растениями, остатков пестицидов и минеральных удобрений).

         Закон физико-химического  единства живого вещества (сформулированный В. Вернадским):

         Все живое вещество Земли имеет единую физико-химическую природу. Из этого явствует, что вредное  для одной части живого вещества вредит и другой его части, только, конечно, разной мерой. Разность состоит  лишь в стойкости видов к действию того ли другого агента. Кроме того, через наличие в любой популяции более или менее стойких к физико-химическому влиянию видов скорость отбора за выносливостью популяций к вредному агенту прямо пропорциональная скорости размножения организмов и дежурство поколений. Через это продолжительное употребление пестицидов экологически недопустимое, так как вредители, которые размножаются значительно более быстро, более быстро приспосабливаются и выживают, а объемы химических загрязнений приходится все более увеличивать.

         Закон экологической корреляции:

         В экосистеме, как  и в любой другой системе, все  виды живого вещества и абиотические экологические компоненты функционально  отвечают один другому. Выпадание одной  части системы (вида) неминуемо приводит к выключению связанных с нею других частей экосистемы и функциональных изменений.

         Научной общественности широко известны также четыре закона экологии американского ученого  Б. Коммонера:

         1) все связанное  со всем;

         2) все должно куда-то  деваться;

         3) природа «знает»  лучше; 

         4) ничто не проходится напрасно (за все надо платить).

         Как отмечает М. Реймерс, первый закон Б. Коммонера близкий  по смыслу к закону внутреннего динамического  равновесия, второй -- к этому же закону и закону развития естественной системы  за счет окружающей среды, третий -- предостерегает нас от самоуверенности, четвертый -- снова затрагивает проблемы, которые обобщают закон внутреннего динамического равновесия, законы константности и развития естественной системы. По четвертому закону Б. Коммонера мы должны возвращать природе то, что берем у нее, иначе катастрофа с течением времени неминуемая.

         Следует вспомнить  также важные экологические законы, сформулированные в работах известного американского эколога Д. Чираса в 1991--1993 гг. Он подчеркивает, что Природа  существует вечно (с точки зрения человека) и сопротивляется деградации благодаря действию четырех экологических законов: 1) рецикличности или повторного многоразового использования важнейших веществ; 2) постоянного восстановления ресурсов; 3) консервативного потребления (если живые существа потребляют лишь то (и в таком количестве), что им необходимо, не больше и не меньше); 4) популяционного контроля (природа не допускает «взрывного» роста популяций, регулируя количественный состав того ли другого вида путем создания соответствующих условий для его существования и размножения). Важнейшей задачей экологии Д. Чирас считает изучение структуры и функций экосистем, их уравновешенности, или неуравновешенности, то есть причин стабильности и разбалансирования экосистем.

         Таким образом, круг задач современной экологии очень широкий и охватывает практически все вопросы, которые затрагивают взаимоотношения человеческого общества и естественной среды, а также проблемы гармонизации этих отношений. Из сугубо биологической науки, которой была экология всего каких-то 30 - 40 лет тому, сегодня она стала многогранной комплексной наукой, главной целью которой есть разработка научных основ спасения человечества и среды его существование -- биосферы планеты, рационального природопользования и охраны природы. Ныне экологическим воспитанием охватываются все слои населения на планете. Познание законов гармонизации, красоты и рациональность природы поможет человечеству найти верные пути выхода из экологического кризиса. Изменяя и в дальнейшем естественные условия (общество не может жить иначе), люди будут вынуждены делать это обдуманно, взвешенно, предусматривая далекую перспективу и опираясь на знание основных экологических законов.

         2. Общие принципы  рационального природопользования

         2.1 Планирование и  прогнозирование  использования природных  ресурсов

         Управление природопользованием  предполагает рациональное расходование природных ресурсов и основано на планировании и прогнозировании  их потребления.

         В природопользовании можно рассматривать два уровня управления:

         -- управление природными  системами;

         -- управление природопользователями  (управление охраной окружающей  природной среды и рационализацией  использования природных ресурсов).

         Управление природными системами может быть “жестким” и “мягким”, а управление природопользователями -- командно-административным и экономическим.

         Примерами “жесткого” управления может служить сплошная вырубка лесов или освоение целинных земель без соблюдения правильной агротехники, “мягкого” -- выборочная вырубка и использование научно обоснованных агроприемов, способствующих самовосстановлению лесных богатств и плодородия почвы. “Жесткое” управление дает быстрый и высокий хозяйственный эффект в виде роста объема продукции или снижения затрат на ее производство. Этот эффект кратковременен, так как в результате “жесткого” управления происходят резкие необратимые изменения в природной среде, снижение ее продуктивности и загрязнение, приводит к экологическим, экономическим и социальным ущербам.

         Эти уровни управления взаимосвязаны между собой. Первый уровень управления основывается на изучении и использовании естественных законов, в частности, экологических  и осуществляется через второй уровень, опирающийся на юридические и  экономические законы.

         Природные ресурсы и ресурсный  цикл

         Природные ресурсы -- это совокупность естественных тел  и явлений природы, которые использует человек в своей деятельности, направленной на поддержание своего существования.

         Одним из признаков, по которым классифицируются природные ресурсы, являются их исчерпаемость и возобновимость.

         Неисчерпаемые ресурсы -- это преимущественно внешние  по отношению к Земле процессы и явления, такие как солнечная  энергия и ее производные: ветровая энергия, энергия движущейся воды, энергия  земных недр. В этой классификации вода и воздух относятся как к неисчерпаемым, так и к исчерпаемым ресурсам, (рис. 9.) В количественном отношении эти элементы окружающей среды практически неизменны, а следовательно, и неисчерпаемы. Но для культурно-бытовых, хозяйственных и промышленных нужд требуются воздух и вода определенного качества, которые ухудшаются в результате деятельности человека. Для поддержания качества воды используются сложные технологии водоочистки и водоподготовки. Для сохранения чистоты воздуха используется техника пыле- газоочистки, а также комплекс санитарно-гигиенических и архитектурно-планировочных мероприятий. Таким образом, сделать неисчерпаемыми эти природные ресурсы в силах человека.

         Исчерпаемые ресурсы  делятся на:

         -- возобновимые, способные  к самовоспроизводству: растительный  и животный мир, мир микроорганизмов;

         -- невозобновимые, образовавшиеся  в недрах Земли в весьма  отдаленные от нас периоды  в течение многих миллионов лет: рудные и нерудные полезные ископаемые;

         -- относительно возобновимые, способные к воспроизводству  в темпах, отстающих от темпов  потребления. Например, процесс образования  черноземного слоя почвы толщиной 1см длится столетия, а разрушается гораздо быстрее. Для возобновления запасов древесины также требуется не одно десятилетие.

         Для получения энергии, создания необходимой продукции  человек находит, добывает и перемещает к местам переработки необходимые  природные ресурсы, вовлекая их в  ресурсный цикл. Ресурсный цикл -- это совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества или группы веществ, происходящих на всех этапах использования его человеком. В природопользовании можно выделить несколько ресурсных циклов, которые, несмотря на относительную самостоятельность, тесно связаны друг с другом. К таким ресурсным циклам относятся: цикл почвенно-климатических ресурсов и сельскохозяйственного сырья, цикл сырьевых ресурсов, цикл энергетических ресурсов, цикл ресурсов живой природы.