Закон конкурентного исключения

БЛОК

16. Законы экологии: конкурентного ингибирования; эмерджентности. Дать определения.

Задачей экологии, как любой другой науки, является поиск законов функционирования и развития данной области реальности. Исторически первым для экологии был закон, устанавливающий зависимость живых систем от факторов, ограничивающих их развитие (так называемых лимитирующих факторов).

Основной закон экологии. Первичные и вторичные сукцессии.

Ю. Одум (1986) под экологической сукцессией понимает вообще весь процесс развития экосистемы. Более конкретное определение дает этому явлению Н. Ф. Реймерс (1990): «Сук­цессия — последовательная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории (биотопе) под влия­нием природных факторов (в том числе и внутренних противо­речий самих биоценозов) или воздействия человека». Измене­ния в сообществе в результате сукцессии носят закономерный характер и обусловлены взаимодействием организмов между собой и с окружающей абиотической средой.

Для возникновения сукцессии необходимо свободное про­странство. В зависимости от первоначального состояния суб­страта, различают первичную и вторичную сукцессии. Первич­ная сукцессия — формирование сообществ начинается на пер­воначально свободном субстрате, а вторичная сукцессия — это последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате, другим, более совершенным для данных абиотических условий.

Основной закон экологии. Первичные и вторичные сукцессии.Первыми, как правило, на свободное пространство начина­ют внедряться растения посредством перенесенных ветром спор ^и семян, либо за счет вегетативных органов оставшихся по со­седству растений. В качестве примера первичной сукцессии обычно приводят зарастание еловым лесом новых территорий на севере нашей страны.

Вторичная сукцессия является, как правило, следствием деятельности человека. Вторичная сукцессия за­канчивается стабильной стадией сообщества через 150—250 лет, а первичная длится 1000 лет.

Вторичная, антропогенная сукцессия проявляется так же и в эвтрофикации. Бурное «цветение» водоемов, особенно искус­ственных водохранилищ, есть результат их обогащения биоге­нами, обусловленное деятельностью человека. «Пусковым ме­ханизмом» процесса обычно является обильное поступление фосфора, реже — азота, иногда углерода и кремния. Ключе­вую роль обычно играет фосфор.

При поступлении биогенов резко возрастает продуктивность водоемов за счет роста численности и биомассы водорослей, и прежде всего сине-зеленых — цианей, из царства дробянок. Многие из них могут фиксировать молекулярный азот из ат­мосферы, тем самым снижая лимитирующее действие азота, а некоторые способны освобождать фосфор из продуктов мета­болизма различных водорослей. Обладая этим и рядом других подобных качеств, они захватывают водоем и доминируют в биоценозе.

Биоценоз практически полностью перерождается. Наблю­даются массовые заморы рыб. «В особо тяжелых случаях вода приобретает цвет и консистенцию горохового супа, неприят­ный гнилостный запах: жизнь аэробных организмов исключе­на» (Соловьев, 1987).

Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих ДРУГ ДРУГА в сукцессии сообществ называется акцессион­ной серией. Она наблюдается в природе не только в лесах, бо­лотах и озерах но и на стволах отмираю­щих деревьев и в пнях, где происходит закономерная смена сапрофитов и сапрофагов, в лужах и прудах и т. д. Иными сло­вами, сукцессии разномасштабны и иерархичны, так же как и сами экосистемы.

БЛОК

Предыстория

Все началось 1 августа 1949 года, когда СССР впервые испытал свое ядерное оружие мощностью 22 килотонны в степи северо-восточного Казахстана. В течение последующих 40 лет на территории крупнейшего в мире Семипалатинского ядерного полигона было произведено еще456 ядерных испытаний. Суммарная мощность испытанных ядерных зарядов в 2 500 раз превысила мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму. Именно на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года была испытана первая советская водородная бомба мощностью заряда до 400 килотонн тротилового эквивалента.

В 1991 году полигон был закрыт Указом Президента Казахстана Нурсултана Назарбаева. Так был положен конец испытаниям советского ядерного и водородного оружия, почти полвека терзавшим взрывами казахстанскую землю и наносившим колоссальный ущерб природе и здоровью людей.
Ядерное превосходство ценой человеческих жизней
Семипалатинский полигон был одним из немногих в мире полигонов, который находился в регионе с постоянным населением. Жители близлежащих сел и деревень невольно стали «подопытными кроликами», которых и не думали никуда эвакуировать, предоставлять средства защиты или предупреждать. Население подверглось постоянному радиационному облучению, со временем повлекшему болезни, преждевременные смерти и генетические заболевания.
Территории прилегающих к полигону поселков сотни раз подвергались загрязнениям продуктами ядерного распада. Загрязнялись водоемы, традиционные пастбища для выпаса совхозного и личного скота. В молоке и мясе, овощах и фруктах накапливалось большое количество радионуклидов. С водой и продуктами питания люди получали дополнительную дозу радиации. В этот период среди населения, жившего вблизи полигона, участились случаи онкологических, сердечно-сосудистых заболеваний, лейкозы, расстройства центральной нервной системы, увеличилась смертность.
На сегодняшний день последствия радиации затронули три поколения казахстанцев. Диапазон проблем со здоровьем невероятно широк – от заболеваний щитовидной железы и рака до врожденных дефектов, преждевременного старения и сердечно-сосудистых заболеваний. В среднем, продолжительность жизни в регионе на семь лет меньше, чем в остальных областях Казахстана.

Уровень генетических мутаций у жителей в Семипалатинском регионов полтора-два раза выше, чем у людей в других районах Казахстана. Самое страшное, что генные мутации у местного населения передаются по наследству. Об этом свидетельствуют результаты исследований международной группы ученых из Великобритании, Финляндии и Казахстана, которые пришли к выводу, что радиация первых ядерных испытаний дотянулась до внуков тех, кто пережил эти взрывы.Из отчета КазНИИ «Институт радиационной безопасности и экологии»: «Мутационный биологический эффект ионизирующих излучений вызывает генетические дефекты в последующих поколениях. К 1970 году заболеваемость злокачественными опухолями в Семипалатинской области выше исходного уровня (1951 г.)».
Готовы ли вы платить?

Миллионы жизней были разрушены в процессе разработки и наращивания ядерной мощи странами по всему миру. За ядерное превосходство в «холодной» войне мы заплатили здоровьем и благополучием своего народа, процветанием своей земли. Готовы ли мы платить и дальше? Хочется верить, что нет.

Трагическая судьба Семипалатинского полигона и 40 лет испытаний, выпавших на долю казахстанской земли и ее народа, радиационный фон, который не смолкает и ныне, страшные генетические мутации, принесшие горе не в одну семью, должны быть предостережением для всех стран и последующих поколений. К сожалению, мы не можем изменить прошлое, однако в наших силах не допустить повторения ядерных испытаний в будущем.

БЛОК

БЛОК

16. Законы экологии: конкурентного ингибирования; эмерджентности. Дать определения.

Задачей экологии, как любой другой науки, является поиск законов функционирования и развития данной области реальности. Исторически первым для экологии был закон, устанавливающий зависимость живых систем от факторов, ограничивающих их развитие (так называемых лимитирующих факторов).

Закон конкурентного исключения

Данный закон формулируется следующим образом: два вида, занимающие одну экологическую нишу, не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго.

То, какой вид побеждает, зависит от внешних условий. В сходных условиях победить может каждый. Важным для победы обстоятельством является скорость роста популяции. Неспособность вида к биотической конкуренции ведет к его оттеснению и необходимости приспособления к более трудным условиям и факторам.

Закон конкурентного исключения может работать и в человеческом обществе. Особенность его действия в настоящее время заключается втом, что цивилизации не могут разойтись. Им некуда уйти со своей территории, потому что в биосфере нет свободного места для расселения и нет избытка ресурсов, что приводит к обострению борьбы со всеми вытекающими отсюда последствиями. Можно говорить об экологическом соперничестве между странами и даже экологических войнах или войнах, обусловленных экологическими причинами. В свое время Гитлер оправдывал агрессивную политику нацистской Германии борьбой за жизненное пространство. Ресурсы нефти, угля и т.п. и тогда были важны. Еще больший вес они имеют в XXI в. К тому же добавилась необходимость территорий для захоронения радиоактивных и прочих отходов. Войны — горячие и холодные — приобретают экологическую окраску. Многие события в современной истории, например распад СССР, воспринимаются по-новому, если на них посмотреть с экологических позиций. Одна цивилизация может не только завоевать другую, но использовать ее для корыстных с экологической точки зрения целей. Это и будет экологический колониализм. Так переплетаются политические, социальные и экологические проблемы.

Закон эмерджентности: целое всегда имеет особые свойства, отсутствующие у его части.существует аксиома эмерджентности:«Целое всегда имеет особые свойства, отсутствующие у него частей (подсистем), и не равно сумме элементов, объединенных системообразующимися связями».

При сложении системного целого образующая интеграция подчиняется иным закона формирования, функционирования и эволюции. Например, дерево или группа деревьев это еще не лес. Для леса необходимо сочетание всех его экологических компонентов, составляющих именно его экосистему, образование круговоротов веществ, микроклимат и т.д.

При всей очевидности аксиомы эмерджентности ее не всегда учитывают в практической деятельности.

Ни какая система не может быть сформирована из абсолютно идентичных элементов. Отсюда вытекает закон необходимого разнообразия: для каждого типа систем необходимое разнообразие количественно различно. Нижний предел не менее двух элементов, верхний предел – бесконечность.

Системные образования состоят из подсистем. Их необходимое число, разнокачественность более или менее постоянны. Для простейших систем это очевидно, например, два атома кислорода дают кислород, три – азот, а вот для более сложных систем ясность теряется. Например, каково должно быть число и разнокачественность функциональных составляющих биотического сообщества? В общем виде ответ несколько неожиданный: столько, сколько необходимо для его формирования, много но не строго фиксировано и различно в зависимости от географического места, среды жизни и других факторов.

17. Законы экологии: развития системы за счет окружающей среды; биогенный закон Э.Геккеля. Дать определения.

Экология - это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неорганической природой, о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.

Экология как наука сформировалась лишь в середине прошлого столетия, после того, как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на Земле, об особенностях их образа жизни. Возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и взаимоотношения их со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые заслуживают специального и тщательного изучения.Термин «экология» ввел известный немецкий зоолог Э. Геккель, который в своих трудах «Всеобщая морфология организмов» и «Естественная историямиротворения» впервые попытался дать определение сущности новой науки. Слово «экология» происходит от греческого «oikos», что означает «жилище», «местопребывание», «убежище».Как и любая наука, экология выявляет закономерности протекания изучаемых процессов и формулирует их в виде кратких логических и проверенных практикой положений - законов.

Основные законы экологии:

· Закон незаменимости биосферы: биосфера - это единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.

· Закон биогенной миграции атомов (В.И.Вернадского): миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется при непосредственном участии живого вещества - биогенная миграция.

· Закон физико-химического единства живого вещества: общебиосферный закон - живое вещество физико-химически едино; при всей разнокачественности живых организмов они настолько физико-химически сходны, что вредное для одних не безразлично для других (например, загрязнители).

· Принцип Реди: живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие.

· Закон единства «организм – среда»: жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов.

· Закон однонаправленности потока энергии: энергия, получаемая сообществом и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой передается консументам, а затем редуцентам с падением потока на каждом трофическом уровне; поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (максимум 0,35%) говорить о «круговороте энергии» нельзя; существует лишь круговорот веществ, поддерживаемый потоком энергии.

· Закон необратимости эволюции Л. Долло: организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков, даже вернувшись в среду их обитания.

· Закон (правило) 10 процентов Р. Линдемана: среднемаксимальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой 10% энергии (или вещества в энергетическом выражений), как правило, не ведет к неблагоприятным последствиям для экосистемы и теряющего энергию трофического уровня.

· Закон толерантности (В. Шелфорда): лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

· Закон оптимума: любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.

· Закон ограничивающего фактора (закон минимума Ю. Либиха): наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений; от него зависит в данный момент выживание особей; веществом, присутствующим в минимуме управляется рост.

· Закон (принцип) исключения Гаузе: два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны, т.е. если они занимают одну и ту же экологическую нишу.

· «Законы» экологии Б. Коммонера: 1) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться; 3) природа «знает» лучше; 4) ничто не дается даром.

18. Законы экологии: географической зональности А.Григорьева-М.Будыко; физико-химического единства живого вещества. Дать определения.

ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ЗОНАЛЬНОСТИ — закоп, устанавливающий повторение на разных широтах географических зон, обладающих нек-рыми общими свойствами. Сформулирован А. А. Григорьевым и М. И. Будыко в 1956. П. з. г. з. развивает закон географической зональности В. В. Докучаева. Согласно П. з. г. з., в основе деления географической оболочки лежат: 1) количество поглощаемой солнечной энергии, возрастающее от полюсов к экватору и характеризуемое годовыми величинами радиационного баланса земной поверхности; 2) количество поступающей влаги, испытывающее ряд колебаний на фоне общего роста в том же направлении и характеризуемое годовыми суммами осадков; 3) соотношение тепла и влаги, точнее — отношение радиац. баланса к количеству тепла, необходимого для испарения годовой суммы осадков. Последняя величина, именуемая радиационным индексом сухости, колеблется от О до 5, трижды между полюсом и экватором проходя через значения, близкие к единице: в зонах лиственных лесов умеренного пояса, дождевых лесов субтрогического пояса и экваториальных лесов, переходящих в светлые тропические леса. Три периода радиац. индекса сухости имеют свои отличия. Вследствие возрастания в направлении экватора абс. величин радиац. баланса и осадков, каждое прохождение индекса сухости через единицу происходит при всё более высоком притоке тепла и влаги. Это приводит к увеличению от высоких широт к низким интенсивности природных процессов и особенно продуктивности органич. мира.

Живое вещество, согласно закону биогенной миграции атомов, является энергетическим посредником между Солнцем и Землей. При постоянном потоке солнечной энергии и относительной неизменности на протяжении миллиардов лет общей энергетики нашей планеты либо количество живого вещества должно быть постоянным, либо должны меняться его энергетические характеристики, что в свою очередь исключается законом физико-химического единства живого вещества.

Закон физико-химического единства живого вещества (В.И. Вернадского).Все живое вещество Земли физико-химически едино. Из Закона естественно вытекает следствие: вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части, или: вредное для одних видов существ вредно и для других. Отсюда — любые физико-химические агенты, смертельные для одних организмов (например, средства борьбы с вредителями), не могут не оказывать вредного влияния на другие организмы. Вся разница состоит лишь в степени устойчивости видов к агенту. Поскольку в любой многочисленной популяции всегда находятся разнокачественные особи, в том числе менее или более устойчивые к физикохимическим влияниям, скорость отбора по выносливости популяций к вредному агенту прямо пропорциональна скорости размножения организмов, быстроте чередования поколений. Исходя из этого, при растущем воздействии физико-химического фактора, к которому организм с относительно медленной сменой поколений устойчив, на менее устойчивый, но быстрее размножающийся вид их способность противостоять рассматриваемому фактору уравнивается. Именно поэтому длительное применение химических методов борьбы с вредителями растений и возбудителями болезней человека и теплокровных животных экологически неприемлемо. С отбором устойчивых особей быстро размножающихся членистоногих нормы обработки приходится увеличивать. Однако и эти увеличенные концентрации оказываются малоэффективными, но тяжело отражаются на здоровье людей и позвоночных животных.

ЗАКОН ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ЕДИНСТВА ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА В. И. ВЕРНАДСКОГО: все живое вещество Земли физико-химически едино. Следствие: вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части.

Закон физико-химического единства живого вещества (В.И. Вернадского): все живое вещество Земли физико-химически едино, что не исключает биогеохимических различий.

Хиральная чистота обуславливает специфику живого, несводимость его к неживому и практическую невозможность получения живого из неживого в современных условиях Земли. Для этой планеты возникновения жизни — уникальный, катастрофический процесс2. Закон хиральной чистоты и тот факт, что синтезировать хирально чистые вещества в лабораторных условиях возможно лишь с помощью весьма сложных методик асимметрического синтеза, делают бессмысленными спекулятивные рассуждения об отсутствии граней между неживым и живым. Искусственное конструирование живого, если говорить о природе Земли, практически неосуществимо3. Вместе с тем, хиральная асимметричность, свойственная всему живому, объективно указывает на его физико-химическое единство, что и отражает закон физико-химического единства живого вещества В. И. Вернадского: все живое вещество Земли физико-химически едино.

Помимо константности и постоянства количества живого вещества, нашедшего отражение в законе физико-химического единства живого вещества, в живой природе наблюдается постоянное сохранение информационной и соматической структуры, несмотря на то, что она и несколько меняется с ходом эволюции. Данное свойство было отмечено Ю. Голдсмитом (1981) и получило название закона сохранения структуры биосферы — информационной и соматической, или первого закона экодинамики.

Человек входит в биотический компонент биосферы, где он связан пищевыми цепями с продуцентами. Сам являясь консументом 1-го и 2-го порядков, гетеротрофом, пользуется готовыми органическими веществами и биогенными элементами, участвует в биотическом круговороте веществ. Человек подчиняется закону физико-химического единства живого вещества (В.И. Вернадский).

19. Законы экологии: необратимости эволюции; давления среды жизни или ограниченного роста Ч.Дарвина; единства «организм-среда». Дать определения.

Зокг необратимости эволюции.Изучение ископаемых животных, так же как и ныне живущих форм, установило ряд общих закономерностей эволюционного процесса. Сюда в первую очередь относится так называемый закон необратимости эволюции Л. Долло (1893), сформулированный так: «Организм ни целиком, ни даже отчасти не может вернуться к состоянию, уже осуществленному в ряду его предков». Орган, регрессировавший в течение эволюции, никогда не достигает своей прежней степени развития; совершенно исчезнувший орган никогда не появляется вновь.

Закон давления среды жизни или ограниченного роста Ч.Дарвина. ЗАКОН ОГРАНИЧЕННОГО РОСТА ДАРВИНА , сформулированный Ч. Дарвином в “Происхождении видов” (1859) закон, согласно к-рому “не существует ни одного исключения из правила, по которому любое органическое существо естественно размножается в столь быстрой прогрессии (геометрической — И. Д.), что, не подвергайся оно истреблению, потомство одной пары очень скоро заполнило бы весь земной шар”.

Закон единства «организм-среда». ЗАКОН ЕДИНСТВА ОРГАНИЗМ — СРЕДА ,закон, согласно к-рому между живыми организмами и окружающей их средой существуют тесные взаимоотношения, взаимозависимости и взаимовлияния, обусловливающие их диалектич. единство. Постоянный обмен веществом, энергией и информацией между организмом и средой материализует и делает пластичным такое единство. Биологич. системы на любом иерархич. уровне являются открытыми системами, они получают для своего существования из окружающей среды вещества (химич. элементы), энергию (солнечную и химич.) и информацию и отдают в окружающую среду трансформированные вещества, энергию и информацию, таким образом активно воздействуя (количественно) на нее, изменяя ее.