Das Gesetz des begrenzenden (begrenzenden) Faktors, oder Liebigs Gesetz des Minimums- eines der Grundgesetze der Ökologie, das besagt, dass der wichtigste Faktor für den Organismus der Faktor ist, der am meisten von seinem optimalen Wert abweicht. Daher ist es bei der Vorhersage von Umweltbedingungen oder der Durchführung von Untersuchungen sehr wichtig, das schwache Glied im Leben des Organismus zu bestimmen. 1840 von Justus von Liebig formuliert. Später, 1913, wurde das Gesetz verallgemeinert und durch Shelford (Law of Tolerance) ergänzt.

Justus von Liebig

Das Überleben des Organismus hängt von diesem minimal (oder maximal) präsentierten ökologischen Faktor ab. In anderen Zeiträumen können andere Faktoren einschränkend sein. Artenindividuen stoßen im Laufe ihres Lebens auf vielfältige Einschränkungen ihrer Lebenstätigkeit. Der Faktor, der die Verbreitung von Hirschen einschränkt, ist also die Tiefe der Schneedecke; Schmetterlinge der Winterschaufel (ein Schädling von Gemüse und Getreide) - Wintertemperatur usw.

Dieses Gesetz wird in der Praxis der Landwirtschaft berücksichtigt. Der deutsche Chemiker Justus von Liebig (1803-1873) fand heraus, dass die Produktivität von Kulturpflanzen in erster Linie von dem Nährstoff (Mineralstoff) abhängt, der im Boden am wenigsten vertreten ist. Wenn zum Beispiel Phosphor im Boden nur 20 % der erforderlichen Rate beträgt und Calcium 50 % der Rate beträgt, dann ist der begrenzende Faktor ein Mangel an Phosphor; Zunächst müssen phosphorhaltige Düngemittel in den Boden eingebracht werden.

Eine bildliche Darstellung dieses Gesetzes ist nach dem Wissenschaftler benannt – das sogenannte „Liebigsche Fass“. Die Essenz des Modells besteht darin, dass beim Befüllen des Fasses Wasser durch das kleinste Brett im Fass überläuft und die Länge der verbleibenden Bretter keine Rolle mehr spielt.

Liebigsches Rückkehrgesetz

Seine Essenz ist, dass die Ernte von der Rückkehr der vom Körper verwendeten Vitalfaktoren in die Umgebung abhängt. Die Entdeckung dieses Gesetzes trug zur fortschreitenden Steigerung der Bodenfruchtbarkeit bei. K. A. Timiryazev und D. N. Pryanishnikov nannten dieses Gesetz die größte Errungenschaft der Wissenschaft.

Nährstoffe, die Pflanzen dem Boden entnehmen, müssen ihm durch Düngung oder Anpflanzung von Leguminosen wieder zugeführt werden. Wie Yu.Liebig bildlich formulierte, führt die Verletzung des Rückkehrgesetzes zur Bereicherung der Väter, aber zum Ruin der Nachkommen.

Die Ernte wird durch Substanzen erzeugt, die Pflanzen aus dem Boden und der Energie des Sonnenlichts gewinnen. Darüber hinaus ist der Boden ein Vermittler für Pflanzen, indem er ihnen Lebensfaktoren, die Umgebung für ihr Wachstum, zur Verfügung stellt. Mit der systematischen Verfremdung der Kulturpflanzen ohne Ausgleich der Bodenbestandteile und der von ihr verbrauchten Energie wird der Boden zerstört und verliert seine Fruchtbarkeit. Bei Ausgleich des Stoff- und Energieentzugs aus dem Boden behält dieser seine Fruchtbarkeit; Wenn Stoffe und Energie mit einem gewissen Überschuss kompensiert werden, wird der Boden verbessert und seine Fruchtbarkeit erweitert. Das Gesetz der Wiederkehr ist die wissenschaftliche Grundlage für die Reproduktion der Bodenfruchtbarkeit, ein Sonderfall der Manifestation des universellen Gesetzes der Erhaltung von Materie und Energie.

Nun wird das Ertragsgesetz breiter verstanden und nicht nur in Bezug auf Nährstoffe, sondern auch auf andere negative Auswirkungen auf den Boden. Beeinträchtigungen des Bodens müssen kompensiert werden (Überverfestigung, Spritzen, Strukturzerstörung, Versalzung etc.).

Das Gesetz der Äquivalenz und Unersetzlichkeit pflanzlicher Lebensfaktoren (V. R. Williams)

Die Lebensbedingungen sind gleichwertig, keiner der Lebensfaktoren kann durch einen anderen ersetzt werden.

Für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen muss ein Zufluss aller Faktoren des Pflanzenlebens – kosmisch und terrestrisch – gewährleistet sein. Eine Pflanze kann sowohl große als auch vernachlässigbare Mengen an Faktoren benötigen, aber das Fehlen eines dieser Faktoren führt zu einem starken Rückgang des Ertrags und sogar zum Absterben der Pflanzen. Dies zeigt die absolute Natur des Gesetzes. Kein Faktor kann durch einen anderen ersetzt werden. Beispielsweise kann ein Mangel an Phosphor nicht durch einen Überschuss an Stickstoff ersetzt werden, aber eine begrenzte Lichtversorgung kann durch eine bessere Wasserversorgung der Pflanzen ausgeglichen werden usw.

In der Praxis ist es möglich, den höchstmöglichen Ertrag nur mit einer ununterbrochenen Versorgung der Pflanzen mit allen Faktoren in optimaler Menge zu erzielen. Unter bestimmten Produktionsbedingungen gewinnt jedoch das Gesetz der Äquivalenz und Unersetzbarkeit pflanzlicher Lebensfaktoren aufgrund der ungleichen Kosten für die Versorgung von Pflanzen mit unterschiedlichen Faktoren relative Bedeutung. Dies hängt sowohl mit dem absoluten Bedarf an Pflanzen für den Faktor als auch mit seiner Anwesenheit in einem bestimmten Boden, in einer bestimmten Region, mit den materiellen und technischen Möglichkeiten der Produktion usw. zusammen.

Das Gesetz der Äquivalenz und Unverzichtbarkeit pflanzlicher Lebensfaktoren betont die Materialität der landwirtschaftlichen Produktion, lässt nicht auf „Wunderrezepte“ hoffen, um eine Ernte ohne Materialkosten oder Kosten in „homöopathischen Dosen“ zu erhalten.

Das Gesetz der minimalen, maximalen und optimalen Faktoren

Es besagt, dass der größte Ertrag mit dem durchschnittlichen optimalen Vorhandensein des Faktors machbar ist, mit den minimalen und maximalen Werten des Faktors ist der Ertrag nicht machbar. Dieses Gesetz betont die besondere Bedeutung der optimalen Dosierung von Mineraldüngern, da deren Überschuss schädlich sein kann. Dies ist ein wichtiger Satz, da er nicht aus dem Liebigschen Gesetz folgt.

Shelfords Gesetz der Toleranz

Das Gesetz wurde 1913 von Victor Ernest Shelford formuliert, wonach die Existenz einer Art durch limitierende Faktoren bestimmt wird, die nicht nur minimal, sondern auch maximal sind. Toleranz- die Fähigkeit des Körpers, die nachteiligen Auswirkungen eines bestimmten Umweltfaktors zu tolerieren. Das Gesetz der Toleranz erweitert das Liebigsche Gesetz des Minimums.

Der limitierende Faktor kann nicht nur ein Mangel sein, wie Liebig betonte, sondern auch ein Überschuss an Faktoren wie zum Beispiel Wärme, Licht und Wasser. Organismen sind durch ein ökologisches Minimum und ein ökologisches Maximum gekennzeichnet. Die Bereiche zwischen diesen beiden Werten werden üblicherweise als Stabilitäts-, Ausdauer- oder Toleranzgrenzen bezeichnet. Die Idee des begrenzenden Einflusses des Maximums auf Augenhöhe mit dem Minimum wurde von W. Shelford (1913) eingeführt, nachdem er das Toleranzgesetz gebildet hatte. Jeder Faktor im Überschuss oder Mangel begrenzt das Wachstum und die Entwicklung von Organismen und Populationen.

Das Gesetz der kumulativen oder voneinander abhängigen Wirkung von Faktoren

Formuliert vom deutschen Wissenschaftler Mitscherlich. Nach diesem Gesetz Wachstumsfaktoren wirken nicht isoliert, sondern sind miteinander verbunden, und daher beeinflussen wir einen anderen Faktor bis zu einem gewissen Grad, indem wir einen Faktor beeinflussen (erhöhen oder verringern).. Zum Beispiel verbrauchen Pflanzen auf einem gedüngten Hintergrund, wie von K. A. Timiryazev festgestellt, Feuchtigkeit sparsamer und ihr Transpirationskoeffizient nimmt ab. Anschaulich wird das Wesen dieses Gesetzes durch die Ergebnisse des Experiments von E. Volny veranschaulicht (Abb. 2.1.1.4). Eine wichtige Bestimmung für die Produktion folgt aus dem Gesetz der wechselseitigen Wirkung von Wachstumsfaktoren: Um hohe Erträge zu erzielen, ist es notwendig, nicht einen Faktor, sondern alle Umweltfaktoren zu beeinflussen und ihre optimalen Werte zu erreichen.

Alle Faktoren des Pflanzenlebens wirken zusammen, dh sie interagieren im Prozess des Pflanzenwachstums und der Entwicklung. Liebscher und Lundegard zeigten im Zusammenhang mit dem Gesetz der kumulativen Wirkung von Faktoren, dass die minimale Wirkung eines einzelnen Faktors um so intensiver ist, je mehr andere Faktoren optimal sind.

Lundegard stellte auch die "Interferenz" von Faktoren fest, die mindestens die Kombination ihrer negativen Auswirkungen auf das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen sind. Eine Reihe von Forschern, die sich vom Gesetz der kombinierten Wirkung von Faktoren leiten ließen, versuchten, die Abhängigkeit des Ertrags von den Faktoren des Pflanzenlebens mathematisch festzustellen. Die größten Erfolge in dieser Richtung erzielte E. Mitcherlich.

Das Wirkungsgesetz der Pflanzenlebensfaktoren nach E. Mitcherlich besagt, dass die Ertragssteigerung von jedem Wachstumsfaktor und seiner Intensität abhängt, sie ist proportional zur Differenz zwischen dem möglichen Maximum und dem tatsächlichen Ertrag. Er versuchte, die Abhängigkeit der Ertragssteigerung von der Bodendüngung mathematisch auszudrücken. E. Mitcherlich leitete experimentell die folgenden Koeffizienten für die Verwendung individueller Lebensfaktoren ab: N - 0,2, P2O5 - 0,6, K2O - 0,4, Mg - 2,0 pro 1 mm Niederschlag Spätere Studien ergaben, dass die Formel von E. Mitcherlich nicht universell ist, da Die komplexen biologischen Prozesse der Pflanzenentstehung werden nicht durch mathematische Formeln beschrieben. Trenel zeigte bald, dass sie auch mathematisch falsch lag.

Trotz der Schwierigkeiten, das Gesetz der kombinierten Wirkung von Faktoren mathematisch auszudrücken, ist dieses Gesetz für die Praxis der Landwirtschaft von großer Bedeutung. V. R. Williams wies in diesem Zusammenhang darauf hin, dass Fortschritt nur möglich ist, wenn unser Einfluss auf die Bedingungen, unter denen diese komplexe Produktion stattfindet, gleichzeitig auf ihren gesamten Komplex gerichtet ist. Dieser Komplex von Bedingungen stellt ein organisches Ganzes dar, dessen Elemente untrennbar miteinander verbunden sind. Die Beeinflussung eines dieser Elemente zieht zwangsläufig die Notwendigkeit nach sich, alles andere zu beeinflussen.

Prinzipien des Naturschutzes

Naturschutz ist eine Reihe internationaler, staatlicher und lokaler Verwaltungs-, Technologie-, Planungs-, Management-, Wirtschafts-, Politik- und Sozialmaßnahmen, die auf die rationelle Nutzung, Reproduktion und Erhaltung der natürlichen Ressourcen der Erde und des Weltraums abzielen.

Die Hauptrichtungen des Naturschutzes:

Grundsätze von B. Commoner

Die von Barry Commoner (1971) formulierten Grundgesetze der Ökologie lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Alles ist mit allem verbunden (allgemeine Verbindung von Vorgängen und Phänomenen in der Natur);
2. Alles muss irgendwo hin (jedes natürliche System kann sich nur durch die Nutzung der Energie- und Informationskapazitäten seiner Umgebung entwickeln);
3. Die Natur „weiß“ es besser (bis wir absolut zuverlässige Informationen über die Mechanismen und Funktionen der Natur haben, können wir der Natur leicht schaden, indem wir versuchen, sie zu verbessern);
4. Nichts wird geschenkt (das globale Ökosystem ist ein einziges Ganzes, in dem nichts gewonnen oder verloren werden kann, nicht Gegenstand allgemeiner Verbesserung sein kann; alles, was durch menschliche Arbeit entnommen wird, muss kompensiert werden).

Axiom und Emergenzprinzip

Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile, es hat immer neue Eigenschaften, die sich nicht auf eine einfache Summierung der Eigenschaften der nicht durch systembildende Verknüpfungen verbundenen Teile des Systems reduzieren lassen. Das Fruchtbarkeitsoptimum ist nicht gleichbedeutend mit dem Optimum für jede der Bodeneigenschaften getrennt.

Wenn ein Systemganzes hinzugefügt wird, unterliegt die resultierende Integration anderen (wenn auch möglicherweise ähnlichen) Entstehungs-, Funktions- und Evolutionsgesetzen. Bildlich gesprochen ist ein Baum noch kein Wald wie eine Gruppe von Bäumen, und die mechanische Konzentration chemischer Elemente, Moleküle organischer Substanzen, sogar Gewebe und Organe, ergibt keinen Organismus. Ein Wald benötigt eine Kombination aller seiner ökologischen Komponenten, die sein Ökosystem ausmachen, die Bildung von Stoffkreisläufen, die Regulierung des Energieflusses, einschließlich der Bildung seines eigenen Bioklimas usw. Ein Organismus benötigt eine "Entelechie" der systemischen Integrität, Stoffwechsel und andere Eigenschaften des Biosystems.

Das Emergenzprinzip ist eine Folge der hierarchischen Organisation natürlicher Systeme, begleitet von der Entstehung neuer Eigenschaften, wenn Komponenten zu größeren funktionellen Einheiten kombiniert werden, die auf der vorherigen Ebene fehlten. Das Entstehen neuer Eigenschaften beruht auf dem Zusammenwirken von Komponenten, dem Integrationsprozess und nicht auf einer Veränderung der Natur dieser Komponenten. Man unterscheidet zwischen den oben beschriebenen emergenten Eigenschaften und den Aggregateigenschaften, die die Summe der Eigenschaften der Komponenten sind. Das Prinzip der Emergenz erklärt die Möglichkeit, das Ganze zu studieren, ohne alle Komponenten sorgfältig zu berücksichtigen. Entstehung oder Integration eines Systems sind die Eigenschaften des Ganzen, die nicht von den Eigenschaften der Teile abgeleitet sind, d.h. keinem einzelnen Teil innewohnen. Eine dieser Eigenschaften ist die Produktivität. Emergenz ist gleichbedeutend mit Additivität und Superadditivität.

Prozessauslöschungsregel

Sättigungssysteme mit zunehmendem Gleichgewichtsgrad mit ihrer Umgebung oder innerer Homöostase sind durch die Dämpfung dynamischer Prozesse in ihnen gekennzeichnet. Beispielsweise nimmt die Reproduktionsrate akklimatisierter Organismen ab, wenn die Gemeinschaft gesättigt wird.

Evolutionsbeschleunigungsregel

Mit zunehmender Komplexität der Organisation von Biosystemen nimmt im Durchschnitt die Dauer der Existenz einer Art ab und die Evolutionsgeschwindigkeit nimmt zu.

Die Äquivalenzregel in der Entwicklung von Biosystemen

Biosysteme sind in der Lage, den endgültigen (endgültigen) Zustand (Phase) der Entwicklung zu erreichen, unabhängig vom Grad der Verletzung der Anfangsbedingungen ihrer Entwicklung.

Prinzip der Voradaption

Organismen besetzen durch genetische Voranpassung neue ökologische Nischen.

Das Gesetz der Artenvielfalt von Kulturpflanzen oder Mosaizität von Agrocenosen

Die höchste und stabilste Produktivität von Agrozenosen wird mit ihrer ausreichenden Artenvielfalt erreicht. Diesem Gesetz liegt auch die Doktrin der Fruchtfolge zugrunde.

Das Gesetz der technologischen Vielfalt

Der dauerhafte und dauerhafte Einsatz der gleichen Technik auf dem Feld (gleiche Pestizide, Dünger, Bodenbearbeitung und andere Methoden) erhöht die einseitige negative Auswirkung auf die Bodenfruchtbarkeit und erfordert daher eine Fruchtfolge mit unterschiedlichen Kulturen und deren landwirtschaftlichen Technologien .

Anmerkungen

Ökologie
Konzepte	Umweltgesetze, Regeln, Grundsätze Erzeuger Verbraucher Zersetzer Ecoton
Ökosystem

Liebigs Gesetz

Bestimmung 1

Die Regeln des Minimums sind eines der Prinzipien, die die Rolle des Umweltfaktors bei der Verteilung und Anzahl von Organismen bestimmen.

Die relative Wirkung mancher Umweltfaktoren ist um so stärker, je stärker ihr Mangel im Vergleich zu anderen empfunden wird. Formuliert von G.O. Liebig (1840) das auf landwirtschaftliche Nutzpflanzen angewandte Gesetz - alle lebenden Organismen brauchen nicht nur organische und mineralische Substanzen, Feuchtigkeit, Temperatur oder andere Faktoren, sondern ihre Lebensweise.

Die Reaktionen von Organismen hängen von der Anzahl der Faktoren ab. Darüber hinaus sind lebende Organismen unter natürlichen Bedingungen gleichzeitig verschiedenen Umweltfaktoren (sowohl biotischen als auch abiotischen) ausgesetzt. Die Pflanze benötigt eine erhebliche Menge an Nährstoffen und Feuchtigkeit (Kalium, Stickstoff, Phosphor) und gleichzeitig in relativ "unbedeutenden" Mengen eines Elements wie Molybdän (Bor).

Jede Tier- oder Pflanzenart hat eine ausgeprägte Selektivität für die Zusammensetzung von Lebensmitteln: Jede Pflanze benötigt ein bestimmtes Mineralelement. Alle Arten von Tieren stellen auf ihre Weise hohe Ansprüche an die Qualität des Futters. Um günstig zu existieren und sich normal zu entwickeln, müssen Organismen den gesamten Satz notwendiger Faktoren im optimalen Modus und in ausreichender Menge haben.

Die Tatsache, dass die Begrenzung der Dosis (oder Abwesenheit) einer der für Pflanzen notwendigen Substanzen, die sowohl zu Mikro- als auch zu Makroelementen gehören, zu den gleichen Ergebnissen der Wachstumsverzögerung führt, wurde von dem deutschen Chemiker, dem Begründer der Landwirtschaft, entdeckt und untersucht Chemie, Eustace von Liebig. Die von ihm formulierten Regeln heißen Liebigsches Gesetz des Minimums: Die Größe der Erträge wird durch die Anzahl in den Böden jener Nährstoffe bestimmt, mit denen der Bedarf der Pflanzen am wenigsten befriedigt wird. Dazu stellte Liebig ein undichtes Fass dar und zeigte, dass das untere Loch die Flüssigkeitsmenge darin festlegt.

Bemerkung 1

Das Gesetz des Minimums gilt sowohl für Tiere als auch für Pflanzen und umfasst auch eine Person, die unter bestimmten Bedingungen Vitamine oder Mineralwasser verwenden muss, um den Mangel an einem Element im Körper auszugleichen.

Klarstellungen und Änderungen am Liebigschen Gesetz

Anschließend wurden eine Reihe von Verfeinerungen am Liebigschen Gesetz vorgenommen. Eine wesentliche Korrektur und Ergänzung ist das Gesetz der selektiven Wirkung von Faktoren auf verschiedene Körperfunktionen: Alle Umweltfaktoren beeinflussen die Funktionen von Organismen auf unterschiedliche Weise, das Optimum für einen Prozess, wie z. B. die Atmung, ist nicht das Optimum für einen anderen, wie z Verdauung und umgekehrt. Diese Gruppe von Verfeinerungen des Liebigschen Gesetzes beinhaltet eine etwas andere Regel der Phasenreaktionen "Schaden Nutzen": Eine geringe Konzentration eines Giftstoffes wirkt auf Organismen in Richtung einer Steigerung seiner Funktionen, während eine höhere Konzentration den Organismus unterdrückt oder sogar zum Tod führt. Diese toxikologischen Muster gelten für eine Vielzahl (bekannt ist beispielsweise die heilende Wirkung geringer Konzentrationen von Schlangengift), aber nicht für alle Giftstoffe.

Bemerkung 2

Das Liebigsche Gesetz ist eine Regel des Minimums, eines der Prinzipien, das die Rolle von Umweltfaktoren bei der Entwicklung und Verbreitung von Organismen bestimmt. Formuliert von G.O. Liebig (1840) für Getreide.

Nach dem Liebigschen Gesetz „Eine Substanz, die mindestens vorhanden ist, wird durch die Kultur kontrolliert und die Größe und Stabilität der letzteren in der Zeit festgelegt.“ Gemeint war damit die begrenzende Wirkung von Vitalstoffen, die in kleinen und intermittierenden Mengen im Boden vorhanden sind. später wurde diese Verallgemeinerung breiter interpretiert, wobei andere Umweltfaktoren (z. B. Temperatur, Zeit usw.) berücksichtigt wurden.

Gesetze der Ökologie— allgemeine Muster und Prinzipien der Interaktion zwischen der menschlichen Gesellschaft und der natürlichen Umwelt.

Die Bedeutung dieser Gesetze liegt in der Regulierung der Art und Richtung menschlicher Aktivitäten innerhalb von Ökosystemen auf verschiedenen Ebenen. Unter den von verschiedenen Autoren formulierten Gesetzen der Ökologie sind die bekanntesten die vier Aphorismen des amerikanischen Umweltwissenschaftlers Barry Commoner (1974):

• „alles ist mit allem verbunden“(das Gesetz der universellen Verbindung von Dingen und Phänomenen in der Natur);
• „Irgendwo muss alles hin“(das Gesetz der Erhaltung der Masse der Materie);
• "Nichts gibt es umsonst"(über den Preis der Entwicklung);
• „Die Natur weiß es am besten“(über das Hauptkriterium der evolutionären Selektion).

Aus das Gesetz des universellen Zusammenhangs der Dinge und Erscheinungen in der Natur("alles ist mit allem verbunden") folgen mehrere Konsequenzen:

• Gesetz der großen Zahlen - die kumulative Wirkung einer Vielzahl von Zufallsfaktoren führt zu einem nahezu zufallsunabhängigen Ergebnis, d.h. systemischen Charakter haben. So schaffen Myriaden von Bakterien im Boden, im Wasser und in Körpern lebender Organismen eine spezielle, relativ stabile mikrobiologische Umgebung, die für die normale Existenz aller Lebewesen notwendig ist. Oder ein anderes Beispiel: Das zufällige Verhalten einer großen Anzahl von Molekülen in einem bestimmten Gasvolumen bestimmt ganz bestimmte Temperatur- und Druckwerte;
• Prinzip von Le Chatelier (Braun) - Wenn eine äußere Einwirkung das System aus einem stabilen Gleichgewichtszustand bringt, verschiebt sich dieses Gleichgewicht in die Richtung, in der die Wirkung der äußeren Einwirkung abnimmt. Auf biologischer Ebene wird sie in Form der Fähigkeit von Ökosystemen zur Selbstregulierung realisiert;
• Gesetz der Optimalität- jedes System funktioniert mit der größten Effizienz in einigen für es charakteristischen räumlich-zeitlichen Grenzen;
• Alle systemischen Veränderungen in der Natur wirken sich direkt oder indirekt auf eine Person aus - vom Zustand des Individuums bis zu komplexen sozialen Beziehungen.

Aus Gesetz der Erhaltung der Masse der Materie(„Irgendwo muss alles hin“) folgen mindestens zwei Postulate von praktischer Bedeutung:

Barry Commoner schreibt: „... das globale Ökosystem ist eine einzelne Einheit, innerhalb derer nichts gewonnen oder verloren werden kann und die nicht universell verbessert werden kann; alles, was ihm durch menschliche Arbeit entzogen wurde, muss ersetzt werden. Die Zahlung auf dieser Rechnung kann nicht vermieden werden; es kann nur hinausgezögert werden. Die aktuelle Umweltkrise deutet darauf hin, dass die Verzögerung sehr lang war.“

Prinzip „Die Natur weiß es am besten“ legt zunächst fest, was in der Biosphäre stattfinden darf und was nicht. Alles in der Natur – vom einfachen Molekül bis zum Menschen – hat den härtesten Konkurrenzkampf um die Existenzberechtigung bestanden. Derzeit wird der Planet von nur 1/1000 Pflanzen- und Tierarten bewohnt, die durch die Evolution getestet wurden. Das Hauptkriterium für diese evolutionäre Selektion ist die Eingliederung in den globalen biotischen Kreislauf., Ausfüllen aller ökologischen Nischen. Jede von Organismen produzierte Substanz muss ein Enzym haben, das sie zersetzt, und alle Zerfallsprodukte müssen wieder in den Kreislauf einbezogen werden. Mit jeder biologischen Art, die gegen dieses Gesetz verstoßen hat, hat sich die Evolution früher oder später getrennt. Die menschliche Industriezivilisation verletzt die Isolation des biotischen Kreislaufs auf globaler Ebene, was nicht ungestraft bleiben kann. In dieser kritischen Situation muss ein Kompromiss gefunden werden, was nur ein Mensch leisten kann, der Lust und Laune dazu hat.

Neben den Formulierungen von Barry Commoner haben moderne Ökologen ein weiteres Gesetz der Ökologie abgeleitet - „Es gibt nicht genug für alle“ (das Gesetz der begrenzten Ressourcen). Offensichtlich ist die Menge an Nährstoffen für alle Lebensformen auf der Erde endlich und begrenzt. Es reicht nicht aus, dass alle Vertreter der organischen Welt in der Biosphäre vorkommen, daher kann eine signifikante Zunahme der Anzahl und Masse von Organismen auf globaler Ebene nur aufgrund einer Abnahme der Anzahl und Masse anderer auftreten. Der englische Ökonom T.R. Malthus (1798), der damit die Zwangsläufigkeit des gesellschaftlichen Wettbewerbs zu rechtfertigen versuchte. Charles Darwin entlehnte seinerseits von Malthus das Konzept des „Kampfes ums Dasein“, um den Mechanismus der natürlichen Auslese in der belebten Natur zu erklären.

Gesetz der begrenzten Ressourcen- die Quelle aller Formen von Konkurrenz, Rivalität und Antagonismus in der Natur und leider auch in der Gesellschaft. Und so sehr sie Klassenkampf, Rassismus, interethnische Konflikte für rein soziale Phänomene halten, sie alle haben ihre Wurzeln in der innerartlichen Konkurrenz, die manchmal viel grausamer ausfällt als bei Tieren.

Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass in der Natur durch Konkurrenzkampf die Besten überleben, in der menschlichen Gesellschaft ist dies jedoch keineswegs der Fall.

Eine verallgemeinerte Klassifikation der Umweltgesetze wurde von dem berühmten sowjetischen Wissenschaftler N.F. Reimers. Sie erhalten folgende Aussagen:

• Gesetz des sozialen und ökologischen Gleichgewichts(die Notwendigkeit, ein Gleichgewicht zwischen der Belastung der Umwelt und der Wiederherstellung dieser Umwelt, sowohl natürlich als auch künstlich, aufrechtzuerhalten);
• Prinzip des Kulturentwicklungsmanagements(Auferlegung von Beschränkungen für umfangreiche Entwicklung unter Berücksichtigung von Umweltbeschränkungen);
• Regel der sozial-ökologischen Substitution(die Notwendigkeit, Wege zu finden, menschliche Bedürfnisse zu ersetzen);
• Gesetz der sozial-ökologischen Irreversibilität(die Unmöglichkeit, die evolutionäre Bewegung umzukehren, von komplexen Formen zu einfacheren);
• Gesetz der Noosphäre Vernadsky (die Unvermeidlichkeit der Umwandlung der Biosphäre unter dem Einfluss von Gedanken und menschlicher Arbeit in die Noosphäre - die Geosphäre, in der der Geist bei der Entwicklung des Systems "Mensch-Natur" dominiert).

Die Einhaltung dieser Gesetze ist möglich, wenn die Menschheit ihre Rolle im Mechanismus der Aufrechterhaltung der Stabilität der Biosphäre erkennt. Es ist bekannt, dass im Laufe der Evolution nur die Arten erhalten bleiben, die in der Lage sind, die Stabilität des Lebens und der Umwelt zu gewährleisten. Nur der Mensch kann mit der Kraft seines Geistes die weitere Entwicklung der Biosphäre auf den Weg der Erhaltung der Tierwelt, der Erhaltung der Zivilisation und der Menschheit lenken, ein gerechteres Gesellschaftssystem schaffen und von der Philosophie des Krieges zur Philosophie des Friedens und der Partnerschaft übergehen , Liebe und Respekt für zukünftige Generationen. All dies sind Bestandteile eines neuen biosphärischen Weltbildes, das universell werden soll.

Gesetze und Prinzipien der Ökologie

Gesetz des Minimums

1840 Y. Liebig fanden heraus, dass die Ernte oft nicht durch die Nährstoffe begrenzt wird, die in großen Mengen benötigt werden, sondern durch solche, die wenig benötigt werden, aber auch knapp im Boden sind. Das von ihm formulierte Gesetz lautete: „Die Ernte wird von der Substanz beherrscht, die am Minimum ist, die Größe und Stabilität der letzteren in der Zeit wird bestimmt.“ Anschließend wurden den Nährstoffen eine Reihe weiterer Faktoren hinzugefügt, wie z. B. die Temperatur. Die Anwendung dieses Gesetzes wird durch zwei Prinzipien begrenzt. Das erste Liebigsche Gesetz gilt strikt nur unter stationären Bedingungen. Präziser formuliert: „Im stationären Zustand ist der limitierende Stoff der Stoff, dessen verfügbare Menge dem geforderten Minimum am nächsten kommt.“ Das zweite Prinzip betrifft das Zusammenspiel von Faktoren. Eine hohe Konzentration oder Verfügbarkeit einer bestimmten Substanz kann die Aufnahme eines minimalen Nährstoffs verändern. Das folgende Gesetz ist in der Ökologie selbst formuliert und verallgemeinert das Gesetz des Minimums.

Gesetz der Toleranz

Dieses Gesetz wird wie folgt formuliert: Das Fehlen oder die Unmöglichkeit, ein Ökosystem zu entwickeln, wird nicht nur durch einen Mangel, sondern auch durch einen Überschuss eines der Faktoren (Wärme, Licht, Wasser) bestimmt. Folglich sind Organismen sowohl durch ein ökologisches Minimum als auch durch ein Maximum gekennzeichnet. Zu viel des Guten ist auch schlecht. Der Bereich zwischen den beiden Werten ist die Toleranzgrenze, in der der Körper normalerweise auf den Einfluss der Umwelt reagiert. Das Gesetz der Toleranz vorgeschlagen W. Shelford 1913. Wir können eine Reihe von ergänzenden Vorschlägen formulieren.

• Organismen können einen großen Toleranzbereich für einen Faktor und einen engen für einen anderen haben.
• Organismen mit einem breiten Toleranzbereich gegenüber allen Faktoren sind normalerweise am weitesten verbreitet.
• Wenn die Bedingungen für einen Umweltfaktor für die Art nicht optimal sind, kann sich der Toleranzbereich für andere Umweltfaktoren verengen.
• In der Natur befinden sich Organismen sehr oft in Bedingungen, die nicht dem im Labor ermittelten Optimalwert des einen oder anderen Faktors entsprechen.
• Die Brutzeit ist normalerweise kritisch; In dieser Zeit erweisen sich viele Umweltfaktoren oft als limitierend.

Lebende Organismen verändern Umweltbedingungen, um den limitierenden Einfluss physikalischer Faktoren abzuschwächen. Arten mit einer weiten geografischen Verbreitung bilden Populationen, die an lokale Bedingungen angepasst sind, die als bezeichnet werden Ökotypen. Ihre Optima und Toleranzgrenzen entsprechen den örtlichen Gegebenheiten.

Allgemeines Konzept der limitierenden Faktoren

An Land sind Licht, Temperatur und Wasser (Niederschlag) die wichtigsten Faktoren, im Meer Licht, Temperatur und Salzgehalt. Diese physikalischen Existenzbedingungen kann begrenzen und positiv beeinflussen. Alle Umweltfaktoren hängen voneinander ab und wirken zusammen. Weitere limitierende Faktoren sind atmosphärische Gase (Kohlendioxid, Sauerstoff) und biogene Salze. Bei der Formulierung des „Gesetzes des Minimums“ hatte Liebig die begrenzende Wirkung lebenswichtiger chemischer Elemente im Auge, die in kleinen und zeitweiligen Mengen in der Umwelt vorhanden sind. Sie werden Spurenelemente genannt und umfassen Eisen, Kupfer, Zink, Bor, Silizium, Molybdän, Chlor, Vanadium, Kobalt, Jod, Natrium. Viele Spurenelemente wirken wie Vitamine als Katalysatoren. Phosphor, Kalium, Calcium, Schwefel, Magnesium, die von Organismen in großen Mengen benötigt werden, werden als Makronährstoffe bezeichnet. Ein wichtiger limitierender Faktor unter modernen Bedingungen ist die Umweltverschmutzung. Der wichtigste limitierende Faktor für Y. Odumu, - Abmessungen und Qualität oikosa", oder unser " natürliches Zuhause, und nicht nur die Anzahl der Kalorien, die aus der Erde gepresst werden können. Die Landschaft ist nicht nur eine Lagerhalle, sondern auch das Haus, in dem wir leben. „Ziel sollte es sein, mindestens ein Drittel aller Flächen als geschützte Freifläche zu erhalten. Das bedeutet, dass ein Drittel unseres gesamten Lebensraums aus nationalen oder lokalen Parks, Reservaten, Grünflächen, Wildnisgebieten usw. bestehen sollte.“ Das von einer Person benötigte Territorium liegt nach verschiedenen Schätzungen zwischen 1 und 5 Hektar. Die zweite dieser Zahlen übersteigt die Fläche, die jetzt auf einen Erdbewohner fällt.

Die Bevölkerungsdichte nähert sich einer Person pro 2 Hektar Land. Nur 24 % des Landes sind für die Landwirtschaft geeignet. Während bereits 0,12 Hektar genügend Kalorien liefern können, um eine Person zu ernähren, erfordert eine gesunde Ernährung mit viel Fleisch, Obst und Gemüse etwa 0,6 Hektar pro Person. Darüber hinaus werden etwa 0,4 Hektar für die Produktion verschiedener Faserarten (Papier, Holz, Baumwolle) und weitere 0,2 Hektar für Straßen, Flughäfen, Gebäude usw. benötigt. Daher das Konzept der "goldenen Milliarde", wonach die optimale Bevölkerung 1 Milliarde Menschen beträgt und es daher bereits etwa 5 Milliarden "zusätzliche Menschen" gibt. Der Mensch sah sich zum ersten Mal in seiner Geschichte eher mit einschränkenden als mit lokalen Beschränkungen konfrontiert. Die Überwindung der limitierenden Faktoren erfordert einen enormen Aufwand an Materie und Energie. Eine Verdoppelung des Ertrags erfordert eine Verzehnfachung der Menge an Dünger, Pestiziden und Energie (Tiere oder Maschinen). Auch die Populationsgröße ist ein limitierender Faktor.

Gesetz des Wettbewerbsausschlusses

Dieses Gesetz wird wie folgt formuliert: Zwei Arten, die dieselbe ökologische Nische besetzen, können nicht auf unbestimmte Zeit an einem Ort koexistieren.

Welche Art gewinnt, hängt von äußeren Bedingungen ab. Bei ähnlichen Bedingungen kann jeder gewinnen. Ein wichtiger Umstand für den Sieg ist das Bevölkerungswachstum. Die Unfähigkeit einer Art zur biotischen Konkurrenz führt zu ihrer Verdrängung und der Notwendigkeit, sich an schwierigere Bedingungen und Faktoren anzupassen.

Das Gesetz des Konkurrenzausschlusses kann auch in der menschlichen Gesellschaft funktionieren. Die Besonderheit seiner Aktion in der heutigen Zeit besteht darin, dass sich Zivilisationen nicht zerstreuen können. Sie können ihr Territorium nirgendwo verlassen, weil es in der Biosphäre keinen freien Raum zum Ansiedeln und keinen Ressourcenüberschuss gibt, was zu einer Verschärfung des Kampfes mit allen daraus resultierenden Konsequenzen führt. Wir können über ökologische Rivalität zwischen Ländern sprechen und sogar über ökologische Kriege oder Kriege, die aus ökologischen Gründen verursacht werden. Einst begründete Hitler die aggressive Politik Nazi-Deutschlands mit dem Kampf um Lebensraum. Rohstoffe wie Öl, Kohle etc. und dann waren sie wichtig. Sie haben im 21. Jahrhundert ein noch größeres Gewicht. Hinzu kam der Bedarf an Gebieten für die Endlagerung radioaktiver und anderer Abfälle. Kriege – heiß und kalt – nehmen eine ökologische Dimension an. Viele Ereignisse der modernen Geschichte, wie der Zusammenbruch der Sowjetunion, werden aus ökologischer Perspektive neu wahrgenommen. Eine Zivilisation kann eine andere nicht nur erobern, sondern aus ökologischer Sicht für egoistische Zwecke nutzen. Das wird ökologischer Kolonialismus sein. So greifen politische, soziale und ökologische Themen ineinander.

Grundgesetz der Ökologie

Eine der wichtigsten Errungenschaften der Ökologie war die Entdeckung, dass sich nicht nur Organismen und Arten entwickeln, sondern auch. Die Folge von Gemeinschaften, die sich in einem bestimmten Gebiet gegenseitig ersetzen, wird genannt Nachfolge. Die Nachfolge tritt als Ergebnis einer Änderung der physischen Umgebung unter der Wirkung der Gemeinschaft auf, d.h. von ihm kontrolliert.

Hohe Produktivität ergibt geringe Zuverlässigkeit – eine andere Formulierung des Grundgesetzes der Ökologie, aus der folgende Regel folgt: „Optimale Effizienz ist immer kleiner als Maximum.“ Vielfalt steht im Einklang mit dem Grundgesetz der Ökologie in direktem Zusammenhang mit Nachhaltigkeit. Inwieweit dieser Zusammenhang kausal ist, ist jedoch noch nicht bekannt.

Einige andere Gesetze und Prinzipien, die für die Ökologie wichtig sind.

Gesetz der Entstehung: Das Ganze hat immer besondere Eigenschaften, die sein Teil nicht hat.

Gesetz der notwendigen Vielfalt: Das System kann nicht aus absolut identischen Elementen bestehen, sondern eine hierarchische Organisation und integrative Ebenen haben.

Gesetz der Irreversibilität der Evolution: ein Organismus (Population, Art) kann nicht in seinen vorherigen Zustand zurückkehren, der in der Reihe seiner Vorfahren verwirklicht ist.

Das Gesetz der Komplikation der Organisation: Die historische Entwicklung lebender Organismen führt zur Komplikation ihrer Organisation durch die Differenzierung von Organen und Funktionen.

Biogenetisches Gesetz(E. Haeckel): Die Ontogenese eines Organismus ist eine kurze Wiederholung der Phylogenese einer bestimmten Art, d.h. das Individuum wiederholt in seiner Entwicklung kurz die geschichtliche Entwicklung seiner Gattung.

Das Gesetz der ungleichmäßigen Entwicklung von Teilen des Systems: Systeme einer Hierarchiestufe entwickeln sich nicht streng synchron, während einige eine höhere Entwicklungsstufe erreichen, andere in einem weniger entwickelten Zustand verbleiben. Dieses Gesetz steht in direktem Zusammenhang mit dem Gesetz der notwendigen Vielfalt.

Das Gesetz der Erhaltung des Lebens: Leben kann nur im Prozess der Bewegung durch den lebenden Körper des Flusses von Substanzen, Energie, Informationen existieren.

Das Ordnungsprinzip(Y. Prigozhy): In offenen Systemen nimmt die Entropie nicht zu, sondern ab, bis der minimale konstante Wert erreicht ist, der immer größer als Null ist.

Le Chatelier-Brown-Prinzip: Bei einem äußeren Einfluss, der das System aus einem stabilen Gleichgewichtszustand bringt, wird dieses Gleichgewicht in die Richtung verschoben, in der die Wirkung des äußeren Einflusses abgeschwächt wird.

Energiesparprinzip(L. Onsager): Mit der Wahrscheinlichkeit der Entwicklung des Prozesses in eine bestimmte Reihe von Richtungen, die von den Prinzipien der Thermodynamik zugelassen werden, wird diejenige realisiert, die ein Minimum an Energiedissipation liefert.

Gesetz der Maximierung von Energie und Information: Die beste Chance zur Selbsterhaltung hat ein System, das dem Empfang, der Produktion und der effizienten Nutzung von Energie und Informationen am förderlichsten ist; die maximale Einnahme einer Substanz garantiert noch nicht den Systemerfolg im Konkurrenzkampf.

Das Gesetz der Systementwicklung auf Kosten der Umwelt: Jedes System kann sich nur durch die Nutzung der Material-, Energie- und Informationskapazitäten seiner Umgebung entwickeln; eine absolut isolierte Selbstentfaltung ist unmöglich.

Schrödingers Regel"Über Ernährung" des Organismus mit negativer Entropie: Die Ordnung des Organismus ist höher als die Umgebung, und der Organismus bringt dieser Umgebung mehr Unordnung, als er erhält. Diese Regel korreliert mit Prigogines Prinzip der Aufrechterhaltung der Ordnung.

Evolutionsbeschleunigungsregel: Mit zunehmender Komplexität der Organisation von Biosystemen verringert sich im Durchschnitt die Dauer der Existenz einer Art und die Evolutionsgeschwindigkeit nimmt zu. Die durchschnittliche Lebensdauer einer Vogelart beträgt 2 Millionen Jahre, die einer Säugetierart 800.000 Jahre. Die Zahl der ausgestorbenen Vogel- und Säugetierarten im Vergleich zu ihrer Gesamtzahl ist groß.

Gesetz der relativen Unabhängigkeit der Anpassung: Eine hohe Anpassungsfähigkeit an einen der Umweltfaktoren ergibt nicht den gleichen Grad an Anpassung an andere Lebensbedingungen (im Gegenteil, sie kann diese Möglichkeiten aufgrund der physiologischen und morphologischen Eigenschaften von Organismen einschränken).

Prinzip der Mindestpopulationsgröße: Es gibt eine Mindestpopulationsgröße, unter die die Populationsgröße nicht fallen kann.

Die Regel der Repräsentation der Gattung durch eine Art: Unter homogenen Bedingungen und in einem begrenzten Gebiet ist eine taxonomische Gattung in der Regel nur durch eine Art vertreten. Offensichtlich liegt dies an der Nähe der ökologischen Nischen von Arten derselben Gattung.

Das Gesetz der Erschöpfung der lebenden Materie in ihren Inselkonzentrationen(G.F. Hilmi): „Ein einzelnes System, das in einer Umgebung operiert, deren Organisationsgrad niedriger ist als das System selbst, ist dem Untergang geweiht: Das System verliert nach und nach seine Struktur, das System löst sich nach einer Weile in der Umwelt auf.“ Dies führt zu einer wichtigen Schlussfolgerung für menschliche Umweltaktivitäten: Die künstliche Erhaltung kleiner Ökosysteme (in einem begrenzten Gebiet, zum Beispiel einem Reservat) führt zu ihrer allmählichen Zerstörung und sichert nicht die Erhaltung von Arten und Gemeinschaften.

Energiepyramidengesetz(R. Lindeman): Von einer trophischen Ebene der ökologischen Pyramide gelangen im Durchschnitt etwa 10 % der auf der vorherigen Ebene aufgenommenen Energie auf eine andere, höhere Ebene. Der Rückfluss von höheren zu niedrigeren Ebenen ist viel schwächer - nicht mehr als 0,5-0,25%, und daher ist es nicht notwendig, über den Energiekreislauf in der Biozönose zu sprechen.

Die Regel der Verpflichtung, ökologische Nischen zu füllen: Eine leere ökologische Nische ist immer und zwangsläufig natürlich gefüllt („Natur toleriert keine Leere“).

Prinzip der Ökosystembildung: Die langfristige Existenz von Organismen ist nur im Rahmen von Ökosystemen möglich, in denen sich ihre Komponenten und Elemente ergänzen und aufeinander abgestimmt sind. Aus diesen Umweltgesetzen und -prinzipien ergeben sich einige Schlussfolgerungen, die für das „Mensch-Umwelt“-System gerecht sind. Sie gehören zur Rechtsgattung der Beschränkung der Vielfalt, d.h. Beschränkungen menschlicher Aktivitäten zur Umgestaltung der Natur auferlegen.

Bumerang-Gesetz: Alles, was der Biosphäre durch menschliche Arbeit entzogen wird, muss ihr wieder zugeführt werden.

Gesetz der Unersetzlichkeit der Biosphäre: Die Biosphäre kann nicht durch eine künstliche Umwelt ersetzt werden, ebenso wie beispielsweise neue Arten von Leben nicht geschaffen werden können. Ein Mensch kann kein Perpetuum Mobile bauen, während die Biosphäre praktisch ein "Perpetuum Mobile" ist.

Das Gesetz der Kieselhaut: Das globale anfängliche natürliche Ressourcenpotential wird im Laufe der historischen Entwicklung kontinuierlich erschöpft. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass derzeit keine grundlegend neuen Ressourcen auftauchen könnten. Für das Leben eines jeden Menschen werden jährlich 200 Tonnen feste Stoffe benötigt, die er mit Hilfe von 800 Tonnen Wasser und durchschnittlich 1000 W Energie in ein für sich nützliches Produkt verwandelt. All dies nimmt der Mensch aus dem, was bereits in der Natur ist.

Prinzip der Ereignisferne: Nachkommen werden sich etwas einfallen lassen, um möglichen negativen Folgen vorzubeugen. Offen bleibt die Frage, wie sehr sich die Gesetze der Ökologie auf das Verhältnis des Menschen zur Umwelt übertragen lassen, da der Mensch anders ist als alle anderen Arten. Beispielsweise nimmt bei den meisten Arten die Populationswachstumsrate mit zunehmender Populationsdichte ab; Beim Menschen hingegen beschleunigt sich das Bevölkerungswachstum in diesem Fall. Einige der Regulationsmechanismen der Natur fehlen beim Menschen, was bei manchen ein zusätzlicher Grund für technologischen Optimismus sein mag und für Umweltpessimisten von der Gefahr einer solchen Katastrophe zeugt, die für keine andere Art unmöglich ist.

Grundgesetze und Prinzipien der Ökologie

Die Aufgabe der Ökologie ist es, nach Gesetzmäßigkeiten zu suchen, die das Zusammenspiel von Organismen und Umwelt erklären.

(Was ist ein Umweltfaktor? Welche Gruppen von Umweltfaktoren kennen Sie?)

Ein lebender Organismus ist unter natürlichen Bedingungen gleichzeitig dem Einfluss nicht nur eines, sondern vieler Umweltfaktoren ausgesetzt – sowohl biotischer als auch abiotischer. Jeder Umweltfaktor ist dynamisch, zeitlich und räumlich veränderlich. Jeder lebende Organismus benötigt jedoch streng definierte Niveaus, Mengen (Dosen) von Umweltfaktoren sowie bestimmte Grenzen ihrer Schwankungen. Entsprechen die Regime aller Umweltfaktoren den erblich festgelegten Bedürfnissen des Organismus (d.h. seinem Genotyp), dann ist er in der Lage zu überleben und lebensfähige Nachkommen zu produzieren.

Pflanzen benötigen also erhebliche Mengen an Feuchtigkeit, Nährstoffen (Stickstoff, Phosphor, Kalium), aber der Bedarf an anderen Stoffen, wie Bor oder Molybdän, wird durch vernachlässigbare Mengen bestimmt. Das Fehlen oder Fehlen einer Substanz (sowohl Makro- als auch Mikroelement) wirkt sich jedoch negativ auf den Zustand des Körpers aus, selbst wenn alle anderen in den erforderlichen Mengen vorhanden sind.

Gesetz des Minimums

Historisch gesehen war das erste für die Ökologie das Gesetz, das die Abhängigkeit lebender Systeme von Faktoren festlegt, die ihre Entwicklung einschränken (die sogenannten limitierenden Faktoren).

Das Konzept der limitierenden Faktoren wurde 1840 von dem deutschen Agrarchemiker und Physiologen Justus Liebig (1803-1873) eingeführt. Er untersuchte den Einfluss des Gehalts verschiedener chemischer Elemente im Boden auf das Pflanzenwachstum und formulierte die Regel: "Die Ernte (Produktion) hängt von dem Faktor ab, der mindestens ist." Diese Regel ist bekannt als Liebigsches Gesetz des Minimums.

Zur bildlichen Veranschaulichung des Liebigschen Minimumgesetzes wird oft ein Fass dargestellt, bei dem die die Seitenfläche bildenden Bretter unterschiedliche Höhen haben. Die Länge des kürzesten Bretts bestimmt, bis zu welcher Höhe das Fass mit Wasser gefüllt werden kann. Daher ist die Länge dieses Bretts der begrenzende Faktor für die Wassermenge, die in ein Fass gegossen werden kann. Die Länge der anderen Bretter spielt keine Rolle mehr.

Analysieren wir das Gesetz des Minimums an konkreten Beispielen. Der Boden enthält alle Elemente der mineralischen Ernährung, die für diese Art von Pflanze notwendig sind, mit Ausnahme eines von ihnen, wie z. B. Zink. Das Pflanzenwachstum auf solchen Böden wird stark gehemmt oder sogar unmöglich. Wenn der Erde die richtige Menge Zink zugesetzt wird, führt dies zu einem verbesserten Pflanzenwachstum. Aber wenn wir irgendeine andere chemische Substanz (z. B. Kalium, Stickstoff, Phosphor) einführen und Zink immer noch fehlt, wird es keine Wirkung haben.

1908 verwendete der Klimatologe Voeikov das Gesetz des Minimums in Bezug auf klimatische Faktoren und 1936 der Zoogeograph Gepner in der Zoogeographie. Das Liebigsche Gesetz des Minimums gilt für alle abiotischen und biotischen Faktoren, die auf den Körper einwirken.

Das Gesetz des Minimums gilt also nicht nur für Pflanzen, sondern für alle lebenden Organismen einschließlich des Menschen. Es ist bekannt, dass in einigen Fällen der Mangel an Elementen im Körper durch die Verwendung von Mineralwasser oder Vitaminen ausgeglichen werden muss.

(Beispiel: Der tägliche Mindestbedarf an Jod für einen Erwachsenen beträgt laut WHO 150–200 mcg. Jod gehört zu den Schilddrüsenhormonen und ist für unseren Körper für viele physiologische Prozesse unerlässlich:

Normale Bildung und Funktion des Gehirns,

Die Entwicklung hoher Intelligenz,

normale Schilddrüsenfunktion,

Normales Wachstum und Entwicklung des Kindes,

Ein erfülltes Leben eines Erwachsenen und Fortpflanzung,

Normaler Schwangerschafts- und Geburtsverlauf, normale Entwicklung des Fötus und Neugeborenen,

Verlangsamung der Entwicklung von Atherosklerose und Alterung des Körpers, um die Jugend zu verlängern und vorzeitiges Altern zu verhindern, um viele Jahre lang einen klaren Geist und ein gutes Gedächtnis zu bewahren.)

Aus heutiger Sicht besagt das Gesetz des Minimums: „Der Umweltfaktor wird bei Annäherung an seinen für die Lebenserhaltung des Organismus notwendigen Mindestwert limitierend, d.h. schränkt die Überlebensfähigkeit des Organismus ein.

Am vollständigsten und in der allgemeinsten Form spiegelt die Komplexität des Einflusses von Umweltfaktoren auf den Körper das Gesetz der Toleranz von W. Shelford wider.

Gesetz der Toleranz

Das Konzept des begrenzenden Einflusses des Maximums zusammen mit dem Minimum wurde 1913 von dem amerikanischen Wissenschaftler Shelford eingeführt, der das Gesetz der Toleranz formulierte. Toleranz (vom lateinischen tolerantia) - bedeutet Stabilität, Geduld.

Das Gesetz der Toleranz - der begrenzende Faktor für das Gedeihen eines Organismus (einer Art) kann sowohl ein Minimum als auch ein Maximum eines Umweltfaktors sein, dessen Bereich die Ausdauer bestimmt - die Toleranz des Organismus gegenüber diesem Faktor.

Bezüglich der Wirkung eines Faktors lässt sich dieses Gesetz wie folgt veranschaulichen: Ein bestimmter Organismus kann bei Temperaturen von -5 bis +25 Grad Celsius existieren, d.h. sein Toleranzbereich liegt innerhalb dieser Temperaturen. Wie die Temperatur gibt es noch andere einschränkende Faktoren.

Auf diese Weise, Als limitierende Umweltfaktoren sollen solche Faktoren bezeichnet werden, die die Entwicklung von Organismen aufgrund eines Mangels oder Überschusses im Vergleich zum Bedarf (Optimalwert) einschränken. Das Optimum ist die Menge des Umweltfaktors, bei der die Intensität der Lebenstätigkeit des Organismus maximal ist.

Folglich sind Organismen sowohl durch ein ökologisches Minimum als auch durch ein Maximum gekennzeichnet. Zu viel des Guten ist auch schlecht. Der Bereich zwischen den beiden Werten ist die Toleranzgrenze, in der der Körper normalerweise auf den Einfluss der Umwelt reagiert. Je größer die Amplitude der Schwankungen des Faktors ist, bei der der Organismus lebensfähig bleiben kann, desto höher ist seine Stabilität, d. h. Toleranz gegenüber dem einen oder anderen Faktor.

Der Organismus hat bestimmte Toleranzgrenzen, die er von seinen Vorfahren geerbt und an die Nachkommen weitergegeben hat, und wenn der Faktor die Grenzen überschreitet (obere oder untere), dann ist das Niveau des Faktors mit dem Leben unvereinbar.

Dies kann an einem einfachen grafischen Modell demonstriert werden. Die Werte des Faktors sind auf der horizontalen Achse aufgetragen, während die Eigenschaften des Lebenszustands auf der vertikalen Achse aufgetragen sind.

Ab einem gewissen Level wirkt sich der Faktor nicht negativ auf den Gesundheitszustand des Körpers aus, d.h. das Niveau ist optimal (UFopt), und auf der vertikalen Achse entspricht dieses Niveau dem optimalen Lebenszustand (LSopt). Es ist klar, dass sich der Zustand des Körpers verschlechtert, wenn der Faktor beginnt, in die eine oder andere Richtung von UVopt abzuweichen. Dies zeigt sich in Form einer Vitalzustandskurve, die allmählich abnimmt und schließlich die horizontale Achse erreicht, was bedeutet, dass das Niveau des Faktors mit dem Leben (UVlet-Punkte) unvereinbar ist, was das tödliche Niveau bedeutet.

Für den Organismus ist nicht nur die tatsächliche Amplitude der Schwankungen von Umweltfaktoren wichtig, sondern auch die Geschwindigkeit, mit der sich der Faktor ändert. Es sind Experimente bekannt, bei denen bei einem starken Abfall der Lufttemperatur von +15 auf -20 ° C die Raupen einiger Schmetterlinge starben und sie bei langsamer, allmählicher Abkühlung nach viel niedrigeren Temperaturen wieder zum Leben erweckt werden konnten.

Es sollte berücksichtigt werden, dass einzelne Organismen und ihre Populationen gleichzeitig von vielen Faktoren beeinflusst werden, die eine Reihe von Bedingungen schaffen, unter denen bestimmte Organismen leben können. Einige Faktoren können die Wirkung anderer Faktoren verstärken oder abschwächen. Zum Beispiel erhöht sich bei einer optimalen Temperatur die Widerstandskraft der Organismen gegenüber Feuchtigkeits- und Nahrungsmangel. Der Nahrungsreichtum erhöht wiederum die Widerstandsfähigkeit von Organismen gegen widrige klimatische Bedingungen. Das heißt, der Toleranzbereich des Körpers bleibt nicht konstant, die Art der Wirkung von Umweltfaktoren kann sich unter bestimmten Bedingungen ändern, d.h. es kann einschränkend sein oder nicht.

Eurybionten(aus griechischευρί - "breit" und griechischβίον - "lebend") - Organismen, die in einer Vielzahl natürlicher Umweltbedingungen existieren und ihren erheblichen Veränderungen standhalten können.

Zum Beispiel Tiere, die in Gebieten mit leben kontinentales Klima in der Lage, erhebliche saisonale Schwankungen in Temperatur, Feuchtigkeit und anderen natürlichen Faktoren zu tolerieren. Bewohner Küstenregionen sind regelmäßig Temperatur- und Salzgehaltsschwankungen des umgebenden Wassers sowie der Entwässerung ausgesetzt.

Eurybiont-Organismen verfügen in der Regel über morphophysiologische Mechanismen, die es ihnen ermöglichen, die Konstanz ihrer inneren Umgebung auch bei starken Schwankungen der Umweltbedingungen aufrechtzuerhalten.

Aus dem Gesetz der Toleranz ergeben sich mehrere Schlussfolgerungen, die wichtig sind, um die Gründe für die Ausbreitung und das Überleben von Organismen zu erklären (Odum, 1986):

Organismen können einen weiten Toleranzbereich für einen Faktor und einen engen Bereich für einen anderen haben;

Organismen mit einem breiten Toleranzbereich für alle Faktoren sind am weitesten verbreitet;

Liegt das Niveau eines Umweltfaktors außerhalb des Toleranzbereichs, kann sich auch der Toleranzbereich für andere Umweltfaktoren ändern (z. B. verbrauchen Pflanzen bei einer niedrigen Stickstoffkonzentration im Boden mehr Wasser, um das Welken zu verhindern);

Ökologische Nische eines Organismus

Um dieses wichtige Konzept der Ökologie zu definieren, müssen einige spezifische Beispiele betrachtet werden. Viele Arten von Säugetieren und Vögeln, die in der systematischen Klassifizierung sogar nahe an ihrem Ursprung liegen, leben an verschiedenen Orten. Zum Beispiel lebt das weiße Rebhuhn in der Tundra, und sein enger "Verwandter" - ​​das Berghuhn - ist ein Bewohner der Steppen und Ausläufer Zentralasiens. Für den Braunbären ist der übliche Lebensraum die Taiga, und der Eisbär lebt auf den Inseln des Arktischen Ozeans.

Erinnern wir uns, welche Waldvögel jeder kennt, Specht, Kuckuck, Birkhuhn, Habicht. Jeder von ihnen hat unterschiedliche Anforderungen an Nahrungsressourcen (Faktoren) und außerdem hat jeder seinen eigenen spezifischen Nistplatz im selben Wald, abhängig von den Anforderungen an abiotische Faktoren. So baut das Birkhuhn seine Nester direkt auf dem Boden, der Specht nistet in Baumhöhlen, das Raubtiernest befindet sich in den oberen Teilen der Kronen der höchsten Bäume, und der Kuckuck baut überhaupt keine Nester und tut es auch nicht Küken ausbrüten, indem sie fremde Nester benutzen.

Jede Gastgeberin ist sich bewusst, dass unterschiedliche Zimmerpflanzen unterschiedliche Bewässerungssysteme, Böden und unterschiedliche Beleuchtung erfordern. Einige Pflanzen tolerieren große Schwankungen der Faktoren, andere nicht.

Fassen wir alle oben genannten Beispiele zusammen, wird deutlich, dass jeder pflanzliche oder tierische Organismus seine eigenen spezifischen Ansprüche an von den Vorfahren geerbte Umweltfaktoren hat, d.h. Grenzen der Toleranz. Organismen können nur dort überleben, sich entwickeln, vermehren, wo viele Umweltfaktoren sie nicht einschränken.

Auf diese Weise, Eine ökologische Nische ist eine Kombination aller Umweltfaktoren, innerhalb derer eine Art in der Natur und ihrer umweltbildenden Aktivität existieren kann.

Das heißt, es ist nicht nur der physische Raum, den der Organismus einnimmt, sondern auch seine funktionelle Rolle in der Gemeinschaft (Position in der Nahrungskette) und sein Platz im Verhältnis zu externen Faktoren.

Damit verbunden ist das Konzept einer ökologischen Nische Gause-Ausschlussprinzip(Voltaire-Gause-Prinzip) bzw Gesetz des Wettbewerbsausschlusses das klingt so, zwei Arten können nicht am selben Ort existieren, wenn ihre ökologischen Bedürfnisse identisch sind, d.h. wenn sie dieselbe ökologische Nische besetzen. In Verbindung mit diesem Prinzip werden zwei beliebige Arten mit identischen ökologischen Bedürfnissen räumlich und/oder zeitlich getrennt (sie leben in unterschiedlichen Biotopen, Waldschichten, einige sind nachtaktiv, andere sind tagaktiv). Bei stark eingeschränkten Möglichkeiten zur Raum-Zeit-Trennung entwickelt eine der Arten eine neue ökologische Nische oder verschwindet. Das Prinzip wurde 1926 von W. Volterra formuliert und 1931-1935 experimentell bewiesen. Hauswissenschaftler G.Gause.

Merkmale einer ökologischen Nische:

2. Überlappung dieser Nische mit benachbarten

Ökologische Nischenbreite- relativer Parameter, der durch Vergleich mit der Breite der ökologischen Nische anderer Arten geschätzt wird.

Eurybionten haben im Allgemeinen breitere ökologische Nischen als Stenobionten. Dieselbe ökologische Nische kann jedoch in verschiedene Richtungen unterschiedlich breit sein: zum Beispiel in Bezug auf räumliche Verteilung, Nahrungsverbindungen usw.

Die ökologische Nische abdecken tritt auf, wenn verschiedene Arten mit denselben Ressourcen zusammenleben. Die Überlappung kann je nach einem oder mehreren Parametern der ökologischen Nische vollständig oder teilweise sein.

Wenn die ökologische Nische einer Art die ökologische Nische einer anderen einschließt (Abb. 1), entsteht ein intensiver Wettbewerb, der dominierende Konkurrent drängt seinen Rivalen an den Rand der Fitnesszone.

Wenn sich ökologische Nischen teilweise überschneiden (Abb. 2), ist ihre Koexistenz aufgrund des Vorhandenseins spezifischer Anpassungen für jede Art möglich.

Wenn die ökologischen Nischen von Organismen zweier Arten sehr unterschiedlich sind, dann konkurrieren diese Arten, die den gleichen Lebensraum haben, nicht miteinander (Abb. 3).

Wettbewerb hat wichtige Auswirkungen auf die Umwelt. In der Natur sind Individuen jeder Art gleichzeitig interspezifischer und intraspezifischer Konkurrenz ausgesetzt. Interspezifisch in seinen Folgen ist intraspezifisch entgegengesetzt, da es den Bereich der Lebensräume sowie die Quantität und Qualität der erforderlichen Umweltressourcen einschränkt.

Innerartliche Konkurrenz fördert die territoriale Verbreitung von Arten, also die Ausweitung der räumlichen ökologischen Nische. Das Endergebnis ist das Verhältnis von interspezifischem und intraspezifischem Wettbewerb. Wenn die interspezifische Konkurrenz größer ist, verringert sich das Verbreitungsgebiet einer bestimmten Art auf ein Gebiet mit optimalen Bedingungen und gleichzeitig nimmt die Spezialisierung der Art zu.

Eine Reihe anderer wichtiger Gesetze für die Ökologie.

Ollie-Prinzip (1931 vom amerikanischen Wissenschaftler W. Ollie formuliert) - das Prinzip der Aggregation von Individuen, verallgemeinert den Grenzwert der Populationsgröße. Die Aggregation (Akkumulation) von Individuen verstärkt in der Regel die Konkurrenz untereinander um Nahrungsressourcen und Lebensraum, führt aber zu einer erhöhten Überlebensfähigkeit der Gruppe als Ganzes. Daher variiert die Gesamtdichte, bei der ein optimales Populationswachstum und Überleben beobachtet wird, je nach Art und Bedingungen, sodass sowohl "Unterbevölkerung" als auch "Überbevölkerung" als begrenzende ökologische Faktoren dienen können. Das Ollie-Prinzip schreibt zum Beispiel die Notwendigkeit der Pflanzdichte vor, insbesondere auf mit Unkraut übersäten Feldern.

Das Gesetz der Unumkehrbarkeit der Evolution. Der belgische Paläontologe Louis Dollot formulierte 1893 die allgemeine Position, dass die Evolution ein unumkehrbarer Prozess ist. Diese Position wurde dann mehrfach bestätigt und erhielt den Namen Dollos Gesetz.

Ein Organismus (Population, Art) kann auch nach der Rückkehr in seinen Lebensraum nicht zumindest teilweise in den bereits in der Reihe seiner Vorfahren verwirklichten vorherigen Zustand zurückkehren. So haben die Wale, die sich sekundär an das Leben im Wasser angepasst haben, alle Merkmale von Säugetieren beibehalten und nur eine äußerliche, nicht aber eine funktionelle Ähnlichkeit mit ihren Fischvorfahren erlangt.

Legitimer Bürger.

Der prominente amerikanische Wissenschaftler Barry Commoner verallgemeinerte 1974 die systemische Natur in der Ökologie in Form von vier Gesetzen namens "Commoner", die derzeit in fast jedem Handbuch zur Ökologie angegeben sind und als Ökologiegesetze bezeichnet werden können. Ihre Beachtung ist Voraussetzung für jegliches menschliches Handeln in der Natur. Diese Gesetze sind eine Folge der Grundprinzipien der allgemeinen Lebenslehre

Erstes Gesetz « Alles ist mit allem verbunden“. Daraus folgt, dass der Einfluss auf jedes natürliche System auf der Erde eine Reihe von Effekten hervorruft, deren optimale Entwicklung schwer vorhersehbar ist. Es warnt eine Person vor unüberlegten Eingriffen in bestimmte Teile von Ökosystemen, die zu unvorhergesehenen Folgen führen können. Die Biosphäre ist unser gemeinsames Zuhause. Es kann kein ökologisches Glück in einem Land geben, mit Meeresverschmutzung, Treibhauseffekt, Ozon-"Löchern" usw. Die ganze Gemeinschaft muss kämpfen.

Zweites Gesetz « Alles muss irgendwo hin." folgt aus dem fundamentalen Erhaltungssatz der Materie. Ein Mensch lebt in einem geschlossenen Raum, daher wird ihm alles, was geschaffen und der Natur entnommen wird, auf eine bestimmte Weise zurückgegeben. Enorme Mengen an Stoffen werden der Erde entnommen, in neue Verbindungen umgewandelt und in der Umwelt verteilt, ohne Rücksicht darauf, dass „alles irgendwohin geht“. Und so sammeln sich riesige Mengen an Stoffen dort an, wo sie von Natur aus nicht sein sollten.

Drittes Gesetz « Die Natur weiß es am besten“ geht von der Tatsache aus, dass "die Struktur des Organismus gegenwärtig lebender Wesen oder Organismen eines modernen natürlichen Ökosystems die beste in dem Sinne ist, dass sie sorgfältig aus erfolglosen Optionen im Evolutionsprozess ausgewählt wurden und dass jede neue Option wahrscheinlich ist schlimmer als die jetzige." Der Mensch muss das ökologische Gleichgewicht der Biosphäre aufrechterhalten, ohne zu versuchen, klüger als die Natur zu sein. Ohne genaue Kenntnis der Folgen der Umgestaltung der natürlichen Umwelt sind keine „Verbesserungen“ erlaubt.

Viertes Gesetz "Nichts gibt es geschenkt" laut Commoner kombiniert es die drei vorherigen Gesetze, weil die Biosphäre als globales Ökosystem ein einziges Ganzes ist, innerhalb dessen nichts gewonnen oder verloren werden kann und das nicht Gegenstand allgemeiner Verbesserungen sein kann; alles, was ihm durch menschliche Arbeit entzogen wurde, muss ersetzt werden. Die Zahlung auf dieser Rechnung kann nicht vermieden werden; es kann nur hinausgezögert werden.

Die Regel der Natur. Wir haben bereits gesagt, dass alle Gesetze der Ökologie für den Menschen in gleichem Maße gelten wie für jeden anderen Organismus. Und der Mensch (ein Säugetier aus der Ordnung der Primaten) erwarb im Laufe der Evolution seine eigenen, nur seine inhärenten Anforderungen an Umweltfaktoren, d.h. hat seine eigene ökologische Nische. Alle repräsentieren viele dieser Anforderungen: Toleranz gegenüber Temperatur, Druck, Lebensmittelzutaten. Diese Anforderungen sind relativ eng gefasst: In Wirklichkeit kann eine Person nur innerhalb des Landes und im Äquatorgürtel in einer relativ geringen Höhe (bis zu 4 km) über dem Meeresspiegel überleben.

Unsere Anforderungen an Umweltfaktoren sind unter allen Bedingungen gleich: unter Wasser, im Weltraum, in einer Produktionsanlage. Der Mensch beherrschte jedoch alle Bedingungen. Das hat ihm der Verstand erlaubt, dank dem er seine ökologische Nische nachahmen kann. In einem Raumschiff oder U-Boot sorgen zahlreiche Geräte für menschenwürdige Bedingungen, in hohen und mittleren Breiten wird der Temperaturbedarf durch Heizung und Kleidung sichergestellt und die Luftreinheit in Werkstätten wird durch Reinigungssysteme sichergestellt.

Obwohl der Mensch fast das gesamte Territorium des Planeten und des erdnahen Raums beherrscht, bleibt seine ökologische Nische unverändert, und wir werden unsere Anforderungen an Umweltfaktoren an unsere Nachkommen weitergeben.

Von hier aus ist es möglich, die Regel des Naturmanagements zu formulieren: Das Leben und den Wohlstand des Menschen und aller anderen lebenden Organismen, die den Planeten bewohnen, zu erhalten, bedeutet, ihre ökologischen Nischen und natürlichen Komplexe (Systeme) dort zu bewahren, wo sie lokalisiert sind.

Andere Gesetze der Ökologie

ALLENS REGEL, Die Regel (aufgestellt von J. Allen, 1877) laut Krom, die hervorstehenden Körperteile von warmblütigen Tieren (Gliedmaßen, Schwanz, Ohren usw.) nehmen relativ zu, wenn Sie sich von Norden nach Süden innerhalb des Bereichs bewegen eine Art. Das Phänomen folgt aus dem Prinzip einer Abnahme der Wärmeübertragung bei einer Verringerung des Verhältnisses von Körperoberfläche zu Volumen. Laut P.A. braucht ein in kalten Klimaregionen lebendes Warmblüter stark hervorstehende Körperteile, um kurz zu sein, während Tiere in warmen Klimaregionen dagegen stark hervorstehende Körperteile einen gewissen Nutzen schaffen. Zum Beispiel hat der Polarfuchs eine kürzere Schnauze, Beine und einen kürzeren Schwanz als der gemäßigte Fuchs. PA ist ein Sonderfall der Bergmannschen Regel

BERGMANS REGEL Bergmans Regel- ökogeografische Regel, formuliert 1847 vom deutschen Biologen Carl Bergmann. Das sagt die Vorschrift Unter ähnlichen Formen homoiothermer (warmblütiger) Tiere sind die größten diejenigen, die in einem kälteren Klima leben - in hohen Breiten oder in den Bergen. Wenn es nahe verwandte Arten gibt (z. B. Arten derselben Gattung), die sich in ihrer Ernährung und Lebensweise nicht wesentlich unterscheiden, kommen größere Arten auch in strengeren (kalten) Klimazonen vor. .

Die Regel basiert auf der Annahme, dass die gesamte Wärmeproduktion in endothermen Arten vom Volumen des Körpers abhängt und die Wärmeübertragungsrate von seiner Oberfläche abhängt. Mit zunehmender Größe von Organismen wächst das Volumen des Körpers schneller als seine Oberfläche.

Zum Beispiel, Amur-Tiger-Form Mit Fernost größer Sumatra aus Indonesien. Nördliche Unterart Wolf im Durchschnitt größer als die südlichen. Unter eng verwandten Arten der Gattung Bär die größten leben in nördlichen Breiten (Eisbär, Braunbären von Kodiak Island) und die kleinsten Arten (zum Beispiel Brillenbär) in Regionen mit warmem Klima.

Ökologische Überlebensstrategien.

Ökologische Überlebensstrategie- der Überlebenswille von Organismen. Ökologische Bewältigungsstrategien gibt es viele. Zum Beispiel in den 1930er Jahren A. G. Romensky (1938) unterschied bei Pflanzen drei Haupttypen von Überlebensstrategien, die darauf abzielten, die Überlebenswahrscheinlichkeit zu erhöhen und Nachkommen zu hinterlassen: Veilchen, Patienten und Explerents.

Gewalttätig(siloviki) - alle Konkurrenten unterdrücken, zum Beispiel Bäume, die Primärwälder bilden.

Patienten- Arten, die unter widrigen Bedingungen überleben können („schattenliebend“, „salzliebend“ usw.)

Explerents(Füllung) - Arten, die schnell dort auftreten können, wo indigene Gemeinschaften gestört werden - auf Stecklingen und verbrannten Gebieten (Espen), auf Untiefen usw.

Es ist offensichtlich, dass jeder Organismus eine Kombination aus r- und K-Selektion erfährt, aber die r-Selektion überwiegt in einem frühen Stadium der Populationsentwicklung, und die K-Selektion ist bereits charakteristisch für stabilisierte Systeme. Dennoch sollten die durch Selektion übriggebliebenen Individuen eine ausreichend hohe Fruchtbarkeit und eine ausreichend entwickelte Fähigkeit haben, in Gegenwart von Konkurrenz und der „Presse“ von Raubtieren zu überleben. Der Wettbewerb der r- und K-Auswahl ermöglicht es, verschiedene Arten von Strategien herauszugreifen und Arten nach ihren Werten und K in einer beliebigen Gruppe von Organismen einzustufen.

THEMA 2. GRUNDGESETZE UND GRUNDSÄTZE DER UMWELT

Die Aufgabe der Ökologie besteht wie jede andere Wissenschaft darin, nach den Gesetzmäßigkeiten des Funktionierens und der Entwicklung eines bestimmten Bereichs der Realität zu suchen. Historisch gesehen war das erste für die Ökologie das Gesetz, das die Abhängigkeit lebender Systeme von Faktoren festlegt, die ihre Entwicklung einschränken (die sogenannten limitierenden Faktoren).

2.1. Gesetz des Minimums

J. Liebig stellte 1840 fest, dass der Kornertrag oft nicht durch die Nährstoffe begrenzt wird, die in großen Mengen benötigt werden, sondern durch solche, die wenig benötigt werden, aber wenige im Boden vorhanden sind. Das von ihm formulierte Gesetz lautete: „Die Substanz, die das Minimum ist, beherrscht die Ernte und bestimmt die Größe und Beständigkeit der letzteren in der Zeit.“ Anschließend wurden den Nährstoffen eine Reihe weiterer Faktoren hinzugefügt, wie z. B. die Temperatur.

Die Anwendung dieses Gesetzes wird durch zwei Prinzipien begrenzt. Erstens ist das Liebigsche Gesetz streng nur unter stationären Bedingungen anwendbar. Präziser formuliert: „Im stationären Zustand ist der limitierende Stoff der Stoff, dessen verfügbare Menge dem geforderten Minimum am nächsten kommt.“ Das zweite Prinzip betrifft das Zusammenspiel von Faktoren. Eine hohe Konzentration oder Verfügbarkeit einer bestimmten Substanz kann die Aufnahme eines minimalen Nährstoffs verändern. Der Körper ersetzt manchmal einen Mangelstoff durch einen anderen, der im Überfluss vorhanden ist.

Das folgende Gesetz ist in der Ökologie selbst formuliert und verallgemeinert das Gesetz des Minimums.

2.2. Gesetz der Toleranz

Es wird wie folgt formuliert: Das Fehlen oder die Unmöglichkeit der Entwicklung von Ökosystemen wird nicht nur durch einen Mangel, sondern auch durch einen Überschuss eines der Faktoren (Wärme, Licht, Wasser) bestimmt. Folglich sind Organismen sowohl durch ein ökologisches Minimum als auch durch ein Maximum gekennzeichnet. Zu viel des Guten ist auch schlecht. Der Bereich zwischen den beiden Werten ist die Toleranzgrenze, in der der Körper normalerweise auf den Einfluss der Umwelt reagiert. Das Gesetz der Toleranz wurde 1913 von W. Shelford vorgeschlagen. Wir können eine Reihe von Vorschlägen formulieren, die es ergänzen:

1. Organismen können einen weiten Toleranzbereich für einen Faktor und einen engen Bereich für einen anderen haben.

2. Organismen mit einem breiten Toleranzbereich gegenüber allen Faktoren sind normalerweise am weitesten verbreitet.

3. Wenn die Bedingungen für einen Umweltfaktor für die Art nicht optimal sind, kann sich der Toleranzbereich gegenüber anderen Umweltfaktoren verengen.

4. In der Natur befinden sich Organismen sehr oft in Bedingungen, die nicht dem im Labor ermittelten optimalen Wert des einen oder anderen Faktors entsprechen.

5. Die Brutzeit ist normalerweise kritisch; In dieser Zeit erweisen sich viele Umweltfaktoren oft als limitierend.

Lebende Organismen verändern Umweltbedingungen, um den limitierenden Einfluss physikalischer Faktoren abzuschwächen. Arten mit großer geografischer Verbreitung bilden an lokale Bedingungen angepasste Populationen, die als Ökotypen bezeichnet werden. Ihre Optima und Toleranzgrenzen entsprechen den örtlichen Gegebenheiten. Je nachdem, ob Ökotypen genetisch fixiert sind, kann man von der Bildung genetischer Rassen oder von einfacher physiologischer Akklimatisierung sprechen.

2.3. Allgemeines Konzept der limitierenden Faktoren

An Land sind Licht, Temperatur und Wasser (Niederschlag) die wichtigsten Faktoren, im Meer Licht, Temperatur und Salzgehalt. Diese körperlichen Existenzbedingungen können einschränkend und förderlich sein. Alle Umweltfaktoren hängen voneinander ab und wirken zusammen.

Weitere limitierende Faktoren sind atmosphärische Gase (Kohlendioxid, Sauerstoff) und biogene Salze. Bei der Formulierung des „Gesetzes des Minimums“ hatte Liebig die begrenzende Wirkung lebenswichtiger chemischer Elemente im Auge, die in kleinen und zeitweiligen Mengen in der Umwelt vorhanden sind. Sie werden Spurenelemente genannt und umfassen Eisen, Kupfer, Zink, Bor, Silizium, Molybdän, Chlor, Vanadium, Kobalt, Jod, Natrium. Viele Spurenelemente wirken wie Vitamine als Katalysatoren. Phosphor, Kalium, Calcium, Schwefel, Magnesium, die von Organismen in großen Mengen benötigt werden, werden als Makronährstoffe bezeichnet.

Ein wichtiger limitierender Faktor unter modernen Bedingungen ist die Umweltverschmutzung. Es tritt als Folge der Einführung von Substanzen in die Umwelt auf, die entweder darin nicht vorhanden waren (Metalle, neu synthetisierte Chemikalien) und sich überhaupt nicht zersetzen oder die in der Biosphäre vorhanden sind (z. B. Kohlendioxid), aber in zu großen Mengen eingebracht werden, die eine natürliche Verarbeitung nicht zulassen. Schadstoffe sind bildlich gesprochen Ressourcen am falschen Ort. Umweltverschmutzung führt zu einer unerwünschten Veränderung der physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften der Umwelt, die sich nachteilig auf Ökosysteme und Menschen auswirkt. Der Preis der Umweltverschmutzung ist die Gesundheit, der Preis im wörtlichen Sinne der Kosten ihrer Wiederherstellung. Die Umweltverschmutzung nimmt zu, sowohl als Folge des Bevölkerungswachstums und seiner Bedürfnisse als auch als Folge des Einsatzes neuer Technologien, die diesen Bedürfnissen dienen. Es ist chemisch, thermisch, Rauschen.

Der Hauptbegrenzungsfaktor ist laut J. Odum die Größe und Qualität von „oikos“, unserem „natürlichen Aufenthaltsort“, und nicht nur die Anzahl der Kalorien, die aus der Erde gepresst werden können. Die Landschaft ist nicht nur eine Lagerhalle, sondern auch das Haus, in dem wir leben. „Ziel sollte es sein, mindestens ein Drittel aller Flächen als geschützte Freifläche zu erhalten. Das bedeutet, dass ein Drittel unseres gesamten Lebensraums aus nationalen oder lokalen Parks, Reservaten, Grünflächen, Wildnisgebieten usw. bestehen sollte.“ (Yu. Odum. Grundlagen ... S. 541). Die Beschränkung der Landnutzung entspricht einem natürlichen Regulierungsmechanismus, der als territoriales Verhalten bezeichnet wird. Viele Tierarten nutzen diesen Mechanismus, um Gedränge und den dadurch verursachten Stress zu vermeiden.

Das von einer Person benötigte Territorium liegt nach verschiedenen Schätzungen zwischen 1 und 5 Hektar. Die zweite dieser Zahlen übersteigt die Fläche, die jetzt auf einen Erdbewohner fällt. Die Bevölkerungsdichte nähert sich einer Person pro 2 Hektar Land. Nur 24 % des Landes sind für die Landwirtschaft geeignet. „Während eine Fläche von nur 0,12 Hektar genügend Kalorien liefern kann, um die Existenz einer Person zu ernähren, werden für eine nahrhafte Ernährung mit viel Fleisch, Obst und Gemüse etwa 0,6 Hektar pro Person benötigt. Darüber hinaus werden etwa 0,4 Hektar für die Produktion verschiedener Faserarten (Papier, Holz, Baumwolle) und weitere 0,2 Hektar für Straßen, Flughäfen, Gebäude usw. benötigt.“ (Yu. Odum. Grundlagen ... S. 539). Daher das Konzept der "goldenen Milliarde", wonach die optimale Bevölkerung 1 Milliarde Menschen beträgt und es daher bereits etwa 5 Milliarden "zusätzliche Menschen" gibt. Der Mensch sah sich zum ersten Mal in seiner Geschichte eher mit einschränkenden als mit lokalen Beschränkungen konfrontiert.

Die Überwindung der limitierenden Faktoren erfordert einen enormen Aufwand an Materie und Energie. Eine Verdoppelung des Ertrags erfordert eine Verzehnfachung der Menge an Dünger, Pestiziden und Energie (Tiere oder Maschinen).

Auch die Populationsgröße ist ein limitierender Faktor. Dies wird in Ollies Prinzip zusammengefasst: „Der Aggregationsgrad (sowie die Gesamtdichte), bei dem optimales Populationswachstum und Überleben auftritt, variiert je nach Art und Bedingungen, sodass sowohl ,Unterpopulation‘ (oder Mangel an Aggregation) als auch Überpopulation eine Begrenzung haben können Wirkung. Einige Ökologen glauben, dass das Ollie-Prinzip auch für Menschen gilt. Dann gilt es, die maximale Größe der derzeit stark wachsenden Städte zu ermitteln.

2.4. Gesetz des Wettbewerbsausschlusses

Dieses Gesetz wird wie folgt formuliert: Zwei Arten, die dieselbe ökologische Nische besetzen, können nicht auf unbestimmte Zeit an einem Ort koexistieren. Welche Art gewinnt, hängt von äußeren Bedingungen ab. Bei ähnlichen Bedingungen kann jeder gewinnen. Ein wichtiger Umstand für den Sieg ist das Bevölkerungswachstum. Die Unfähigkeit einer Art zur biotischen Konkurrenz führt zu ihrer Verdrängung und der Notwendigkeit, sich an schwierigere Bedingungen und Faktoren anzupassen.

Das Gesetz des Konkurrenzausschlusses kann auch in der menschlichen Gesellschaft funktionieren. Die Besonderheit seiner Aktion in der heutigen Zeit besteht darin, dass sich Zivilisationen nicht zerstreuen können. Sie können ihr Territorium nirgendwo verlassen, weil es in der Biosphäre keinen freien Raum zum Ansiedeln und keinen Ressourcenüberschuss gibt, was zu einer Verschärfung des Kampfes mit allen daraus resultierenden Konsequenzen führt. Wir können über ökologische Rivalität zwischen Ländern sprechen und sogar über ökologische Kriege oder Kriege, die aus ökologischen Gründen verursacht werden. Einst begründete Hitler die aggressive Politik Nazi-Deutschlands mit dem Kampf um Lebensraum. Ressourcen wie Öl, Kohle etc. waren schon damals wichtig. Sie werden im 21. Jahrhundert ein noch größeres Gewicht haben. Hinzu kam der Bedarf an Gebieten für die Endlagerung radioaktiver und anderer Abfälle. Kriege - heiß und kalt - nehmen eine ökologische Dimension an. Viele Ereignisse der modernen Geschichte, wie der Zusammenbruch der Sowjetunion, werden aus ökologischer Perspektive neu wahrgenommen. Eine Zivilisation kann eine andere nicht nur erobern, sondern aus ökologischer Sicht für egoistische Zwecke nutzen. Das wird ökologischer Kolonialismus sein. So greifen politische, soziale und ökologische Themen ineinander.

2.5. Grundgesetz der Ökologie

Eine der wichtigsten Errungenschaften der Ökologie war die Entdeckung, dass sich nicht nur Organismen und Arten entwickeln, sondern auch Ökosysteme. Die Abfolge von Gemeinschaften, die sich in einem bestimmten Gebiet gegenseitig ersetzen, wird als Sukzession bezeichnet. Die Nachfolge erfolgt als Ergebnis einer Veränderung der physischen Umwelt unter dem Einfluss der Gemeinschaft, d. h. sie wird von ihr kontrolliert. Die Substitution von Arten in Ökosystemen wird dadurch verursacht, dass Populationen, die versuchen, die Umwelt zu verändern, günstige Bedingungen für andere Populationen schaffen; dies setzt sich fort, bis ein Gleichgewicht zwischen den biotischen und abiotischen Komponenten erreicht ist. Die Entwicklung von Ökosystemen ähnelt in vielerlei Hinsicht der Entwicklung eines einzelnen Organismus und gleichzeitig der Entwicklung der gesamten Biosphäre.

Sukzession im energetischen Sinne ist verbunden mit einer grundlegenden Verschiebung des Energieflusses hin zu einer Erhöhung der Energiemenge zur Aufrechterhaltung des Systems. Die Nachfolge besteht aus Phasen des Wachstums, der Stabilisierung und der Menopause. Sie können anhand des Produktivitätskriteriums unterschieden werden: Auf der ersten Stufe wächst die Produktion auf ein Maximum, auf der zweiten bleibt sie konstant, auf der dritten sinkt sie mit der Degradation des Systems auf Null.

Am interessantesten ist der Unterschied zwischen wachsenden und ausgereiften Systemen, der in der folgenden Tabelle zusammengefasst werden kann.

Tabelle 1Unterschiede zwischen den Stufen der Nachfolge

Beachten Sie die umgekehrte Beziehung zwischen Entropie und Information und die Tatsache, dass sich Ökosysteme in Richtung einer Erhöhung ihrer Widerstandsfähigkeit entwickeln, was durch eine zunehmende Vielfalt erreicht wird. Wenn wir diese Schlussfolgerung auf die gesamte Biosphäre ausdehnen, erhalten wir die Antwort auf die Frage, warum 2 Millionen Arten benötigt werden. Man kann meinen (wie man vor dem Aufkommen der Ökologie glaubte), dass die Evolution zum Ersatz einiger weniger komplexer Arten durch andere führt, bis hin zum Menschen als Krone der Natur. Weniger komplexe Typen, die komplexeren Platz gemacht haben, werden unnötig. Die Ökologie hat diesen für den Menschen bequemen Mythos zerstört. Jetzt ist klar, warum es gefährlich ist, die Vielfalt der Natur zu reduzieren, wie es der moderne Mensch tut.

Ein- und sogar Zwei-Arten-Gemeinschaften sind sehr instabil. Instabilität bedeutet, dass große Schwankungen der Bevölkerungsdichte auftreten können. Dieser Umstand bestimmt die Entwicklung des Ökosystems zu einem ausgereiften Zustand. Im Reifestadium nimmt die Rückkopplungsregulierung zu, die darauf abzielt, die Stabilität des Systems aufrechtzuerhalten.

Hohe Produktivität ergibt geringe Zuverlässigkeit – so lautet eine andere Formulierung des Grundgesetzes der Ökologie, aus der folgende Regel folgt: „Optimale Effizienz ist immer kleiner als Maximum.“ Vielfalt steht im Einklang mit dem Grundgesetz der Ökologie in direktem Zusammenhang mit Nachhaltigkeit. Inwieweit dieser Zusammenhang kausal ist, ist jedoch noch nicht bekannt.

Die Richtung der Evolution der Gemeinschaft führt zu einer Zunahme der Symbiose, dem Erhalt biogener Substanzen und einer Zunahme der Stabilität und des Informationsgehalts. Die Gesamtstrategie „zielt darauf ab, eine möglichst umfassende und vielfältige organische Struktur innerhalb der Grenzen zu erreichen, die durch die verfügbare Energiezufuhr und die vorherrschenden physikalischen Existenzbedingungen (Boden, Wasser, Klima usw.) gesetzt sind“ (Yu. Odum. Fundamentals ... S. 332).

Die Ökosystemstrategie ist „der größte Schutz“, die menschliche Strategie ist „maximale Produktion“. Die Gesellschaft strebt danach, den maximalen Ertrag aus dem entwickelten Gebiet zu erzielen, und um ihr Ziel zu erreichen, schafft sie künstliche Ökosysteme und verlangsamt auch die Entwicklung von Ökosystemen in den frühen Stadien der Sukzession, wo der maximale Ertrag geerntet werden kann. Ökosysteme selbst entwickeln sich tendenziell in Richtung maximaler Stabilität. Natürliche Systeme erfordern eine geringe Effizienz, um eine maximale Energieabgabe, ein schnelles Wachstum und eine hohe Stabilität aufrechtzuerhalten. Indem die Entwicklung von Ökosystemen umgekehrt und dadurch in einen instabilen Zustand versetzt wird, ist eine Person gezwungen, die "Ordnung" im System aufrechtzuerhalten, und die Kosten dafür können die Vorteile übersteigen, die durch die Überführung des Ökosystems in einen instabilen Zustand erzielt werden. Jede Erhöhung der Effizienz eines Ökosystems durch eine Person führt bis zu einer gewissen Grenze zu einer Erhöhung der Wartungskosten, wenn eine weitere Effizienzsteigerung aufgrund eines zu großen Kostenanstiegs unrentabel ist. Es gilt also, nicht die maximale, sondern die optimale Effizienz von Ökosystemen zu erreichen, damit eine Steigerung ihrer Produktivität nicht zu Stabilitätsverlusten führt und das Ergebnis ökonomisch gerechtfertigt ist.

In stabilen Ökosystemen sind die Energieverluste, die sie passieren, groß. Und Ökosysteme, die weniger Energie verlieren (Systeme mit weniger trophischen Ebenen), sind weniger widerstandsfähig. Welche Systeme sollen entwickelt werden? Es gilt, eine solche optimale Variante zu ermitteln, bei der das Ökosystem ausreichend stabil ist und gleichzeitig der Energieverlust darin nicht zu groß ist.

Wie die Geschichte der menschlichen Transformationstätigkeit und die Wissenschaft der Ökologie zeigen, sind in der Regel nicht alle extremen Optionen die besten. In Bezug auf Weiden sind sowohl „Überweidung“ (die laut Wissenschaftlern zum Tod von Zivilisationen führt) als auch „Unterweidung“ von Vieh schlecht. Letzteres geschieht, weil sich Detritus ohne direkten Verzehr lebender Pflanzen schneller ansammeln kann, als es von Mikroorganismen zersetzt wird, und dies die Zirkulation von Mineralien verlangsamt.

Dieses Beispiel eignet sich für allgemeinere Betrachtungen. Der Einfluss des Menschen auf die natürliche Umwelt geht oft mit einem Rückgang der Vielfalt in der Natur einher. Dadurch werden die Maximierung der Ernte und die Erhöhung der Möglichkeiten zur Bewirtschaftung dieses Teils der Natur erreicht. In Übereinstimmung mit dem in der Kybernetik formulierten Gesetz der notwendigen Vielfalt hat die Menschheit zwei Möglichkeiten, die Fähigkeit zur Bewältigung der natürlichen Umwelt zu erhöhen: entweder die Vielfalt in ihr zu verringern oder ihre innere Vielfalt zu erhöhen (durch Entwicklung der Kultur, Verbesserung der geistigen und psychosomatischen Eigenschaften von die Person selbst). Der zweite Weg ist natürlich vorzuziehen. Vielfalt in der Natur ist eine Notwendigkeit, nicht nur eine Würze für das Leben. Die Leichtigkeit des ersten Weges täuscht, obwohl er weit verbreitet ist. Die Frage ist, inwieweit die Steigerung der Bewirtschaftungsfähigkeit von Ökosystemen durch die Verringerung der Vielfalt in der Natur die Abnahme der Selbstregulierungsfähigkeit von Ökosystemen kompensiert. Auch hier muss ein Optimum gefunden werden zwischen den Erfordernissen der aktuellen Bewirtschaftung und den Erfordernissen der Erhaltung der Vielfalt in der natürlichen Umwelt.

Das Problem der Optimierung der Beziehung zwischen Mensch und Umwelt hat einen weiteren wichtigen Aspekt. Die Praxis der menschlichen Natur-Transformations-Aktivität bestätigt die Position, dass es eine enge Beziehung zwischen Veränderungen in der natürlichen Umwelt und dem Menschen gibt. Daher kann das Problem der Bewältigung der natürlichen Umwelt in gewissem Sinne als das Problem der Bewältigung der biologischen Evolution des Menschen durch Veränderungen der natürlichen Umwelt betrachtet werden. Der moderne Mensch kann seine Biologie sowohl genetisch (Gentechnik) als auch ökologisch (durch Veränderungen der natürlichen Umwelt) beeinflussen. Das Vorhandensein eines Zusammenhangs zwischen ökologischen Prozessen und den Prozessen der biologischen Evolution des Menschen erfordert, dass das ökologische Problem auch unter dem Gesichtspunkt betrachtet wird, wie wir den Menschen der Zukunft sehen wollen. Dieser Bereich ist sowohl für Wissenschaftler als auch für Science-Fiction-Autoren sehr spannend, aber hier treten nicht nur technische, sondern auch soziale und moralische Probleme auf.

Optimierung ist ein wissenschaftlich-technischer Begriff. Aber ist es möglich, eine Lösung für die oben diskutierten Probleme im Rahmen von ausschließlich Wissenschaft und Technologie zu finden? Nein, Wissenschaft und Technik selbst sollten allgemeine kulturelle und gesellschaftliche Leitlinien haben, die durch sie konkretisiert werden. Bei der Lösung von Optimierungsproblemen sind Wissenschaft und Technologie eine Art Werkzeug, und bevor Sie sie verwenden, müssen Sie entscheiden, wie und für welche Zwecke Sie sie verwenden möchten.

Auch scheinbar einfache Fälle der Berechnung der optimalen Nutzungsmöglichkeiten beispielsweise einer Ressource hängen davon ab, welches Optimierungskriterium verwendet wird. K. Watt beschreibt ein Beispiel für die Optimierung eines Wasserbeckensystems, wonach es in kürzester Zeit zu einer vollständigen Erschöpfung der Ressourcen kommt (K. Watt. Ökologie und Management natürlicher Ressourcen. M., 1971, S. 412) . Das Beispiel zeigt die Bedeutung des Optimierungskriteriums. Letzteres hängt jedoch von Prioritäten ab, und sie sind für verschiedene soziale Gruppen unterschiedlich. Es ist durchaus verständlich, dass die Kriterien besonders unterschiedlich sind, wenn es darum geht, die biologische Evolution des Menschen selbst zu optimieren (ein eher vages Optimierungskriterium lässt sich mehr oder weniger eindeutig benennen – die Erhaltung und Entwicklung der Biosphäre und der Menschheit).

In der Natur gibt es gewissermaßen natürliche Schichtungskräfte, die zur Komplexität von Ökosystemen und zur Entstehung immer größerer Vielfalt führen. Das Handeln gegen diese Kräfte drängt Ökosysteme zurück. Vielfalt wächst natürlich, aber nicht beliebig, sondern integriert. Wenn eine Art in ein Ökosystem eindringt, kann sie (wie jetzt ein Mensch) dessen Stabilität zerstören, wenn sie nicht darin integriert ist. Hier besteht eine interessante Analogie zwischen der Entwicklung eines Ökosystems und der Entwicklung eines Organismus und einer menschlichen Gesellschaft.

2.6. Einige andere Gesetze und Prinzipien, die für die Ökologie wichtig sind

Unter den Naturgesetzen gibt es in der Wissenschaft übliche Gesetze deterministischer Art, die die Beziehung zwischen den Komponenten eines Ökosystems streng regeln, aber die meisten sind Gesetze als Tendenzen, die nicht in allen Fällen funktionieren. Sie ähneln in gewisser Weise gesetzlichen Gesetzen, die die Entwicklung der Gesellschaft nicht behindern, wenn sie gelegentlich von einer bestimmten Anzahl von Menschen verletzt werden, aber die normale Entwicklung behindern, wenn die Verletzungen massiv werden. Es gibt auch Gesetze-Aphorismen, die der Art der Gesetze als Einschränkung der Vielfalt zugeschrieben werden können:

1. Das Entstehungsgesetz: Das Ganze hat immer besondere Eigenschaften, die seine Teile nicht haben.

2. Das Gesetz der notwendigen Vielfalt: Ein System kann nicht aus absolut identischen Elementen bestehen, sondern eine hierarchische Organisation und integrative Ebenen haben.

3. Das Gesetz der Unumkehrbarkeit der Evolution: Ein Organismus (Population, Art) kann nicht in seinen vorherigen Zustand zurückkehren, der in der Reihe seiner Vorfahren verwirklicht ist.

4. Das Gesetz der Organisationskomplikation: Die historische Entwicklung lebender Organismen führt zur Komplikation ihrer Organisation durch die Differenzierung von Organen und Funktionen.

5. Das Biogenetische Gesetz (E. Haeckel): Die Ontogenese eines Organismus ist eine kurze Wiederholung der Phylogenese einer gegebenen Art, d.h. ein Individuum wiederholt in seiner Entwicklung in verkürzter Form die historische Entwicklung seiner Art.

6. Das Gesetz der ungleichmäßigen Entwicklung von Systemteilen: Systeme gleicher Hierarchiestufe entwickeln sich nicht streng synchron – während einige eine höhere Entwicklungsstufe erreichen, bleiben andere in einem weniger entwickelten Zustand. Dieses Gesetz steht in direktem Zusammenhang mit dem Gesetz der notwendigen Vielfalt.

7. Das Gesetz der Erhaltung des Lebens: Leben kann nur im Prozess der Bewegung durch den lebenden Körper des Flusses von Substanzen, Energie, Informationen existieren.

8. Das Ordnungsprinzip (I. Prigogine): In offenen Systemen nimmt die Entropie nicht zu, sondern ab, bis ein konstanter Mindestwert erreicht ist, der immer größer Null ist.

9. Das Le Chatelier-Brown-Prinzip: Bringt ein äußerer Einfluss das System aus einem stabilen Gleichgewichtszustand, verschiebt sich dieses Gleichgewicht in die Richtung, in der die Wirkung des äußeren Einflusses abgeschwächt wird. Dieses Prinzip innerhalb der Biosphäre wird vom modernen Menschen verletzt. „Wenn es Ende des letzten Jahrhunderts noch eine Zunahme der biologischen Produktivität und der Biomasse als Reaktion auf eine Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre gab, wurde dieses Phänomen seit Beginn unseres Jahrhunderts nicht mehr festgestellt. Im Gegenteil, die Biota emittiert Kohlendioxid und ihre Biomasse nimmt automatisch ab“ (N.F. Reimers. Nadezhdy... S. 55).

10. Das Prinzip der Energieeinsparung (L. Onsager): Mit der Wahrscheinlichkeit, dass sich der Prozess in eine bestimmte Reihe von Richtungen entwickelt, die von den Prinzipien der Thermodynamik zugelassen werden, wird diejenige realisiert, die ein Minimum an Energieverlust liefert.

11. Das Gesetz der Maximierung von Energie und Information: Das System, das der Aufnahme, Produktion und effizienten Nutzung von Energie und Information am förderlichsten ist, hat die besten Chancen auf Selbsterhaltung; die maximale Einnahme einer Substanz garantiert noch nicht den Systemerfolg im Konkurrenzkampf.

12. Periodisches Gesetz der geografischen Zonalität von A. A. Grigorieva - N. N. Budyko: Mit dem Wechsel der physischen und geografischen Zonen der Erde wiederholen sich ähnliche Landschaftszonen und einige gemeinsame Eigenschaften periodisch, d.h. in jeder Zone - subarktisch, gemäßigt, subtropisch, tropisch und äquatorial - Zonenwechsel nach Schema: Wälder? Steppe? Wüste.

13. Das Gesetz der Systementwicklung auf Kosten der Umwelt: Jedes System kann sich nur unter Nutzung der stofflichen, energetischen und informationstechnischen Möglichkeiten seiner Umwelt entwickeln; eine absolut isolierte Selbstentfaltung ist unmöglich.

14. Das Prinzip der Brechung des einwirkenden Faktors in der Systemhierarchie: Der auf das System einwirkende Faktor wird durch die gesamte Hierarchie seiner Teilsysteme gebrochen. Aufgrund des Vorhandenseins von "Filtern" im System wird dieser Faktor entweder abgeschwächt oder verstärkt.

15. Die Regel der Dämpfung von Prozessen: Mit zunehmendem Gleichgewichtsgrad mit der Umgebung oder innerer Homöostase (bei Isolierung des Systems) zerfallen die dynamischen Prozesse im System.

16. Das Gesetz der physikalischen und chemischen Einheit der lebenden Materie von V. I. Vernadsky: Alle lebende Materie der Erde ist physikalisch und chemisch eins, was biogeochemische Unterschiede nicht ausschließt.

17. Thermodynamische Regel von van't Hoff - Arrhenius: Temperaturerhöhung um 10 °C führt zu einer zwei-dreifachen Beschleunigung chemischer Prozesse. Daher die Gefahr einer Temperaturerhöhung durch die wirtschaftliche Tätigkeit des modernen Menschen.

18. Schrödingers Regel „über die Ernährung“ des Organismus mit negativer Entropie: Die Ordnung des Organismus ist höher als die Umwelt, und der Organismus bringt dieser Umwelt mehr Unordnung, als er aufnimmt. Diese Regel korreliert mit Prigogines Prinzip der Aufrechterhaltung der Ordnung.

19. Regel der Beschleunigung der Evolution: Mit zunehmender Komplexität der Organisation von Biosystemen nimmt die Dauer der Existenz einer Art im Durchschnitt ab und die Evolutionsgeschwindigkeit zu. Die durchschnittliche Lebensdauer einer Vogelart beträgt 2 Millionen Jahre und die einer Säugetierart 800.000 Jahre. Die Zahl der ausgestorbenen Vogel- und Säugetierarten im Vergleich zu ihrer Gesamtzahl ist groß.

20. Das Prinzip der genetischen Voranpassung: Die Fähigkeit zur Anpassung ist bei Organismen angeboren und bedingt durch die praktische Unerschöpflichkeit des genetischen Codes. Zur Anpassung notwendige Varianten finden sich immer in der genetischen Vielfalt.

21. Die Regel der Entstehung neuer Arten von nicht spezialisierten Vorfahren: Neue große Gruppen von Organismen stammen nicht von spezialisierten Vertretern von Vorfahren ab, sondern von ihren relativ nicht spezialisierten Gruppen.

22. Darwins Divergenzprinzip: Die Phylogenie jeder Gruppe wird von ihrer Aufteilung in eine Reihe von phylogenetischen Stämmen begleitet, die vom durchschnittlichen Anfangszustand in verschiedene Anpassungsrichtungen abweichen.

23. Das Prinzip der fortschreitenden Spezialisierung: Eine Gruppe, die sich auf den Weg der Spezialisierung begibt, wird in ihrer weiteren Entwicklung in der Regel den Weg der immer tieferen Spezialisierung gehen.

24. Die Regel der höheren Aussterbewahrscheinlichkeit tief spezialisierter Formen (O. Marsh): Höher spezialisierte Formen sterben schneller aus, deren genetische Reserven für weitere Anpassungen reduziert werden.

25. Das Gesetz der Zunahme der Größe (Höhe) und des Gewichts (Masse) von Organismen im phylogenetischen Zweig. "BEI. I. Vernadsky formulierte dieses Gesetz folgendermaßen: „Im Laufe der geologischen Zeit nehmen die überlebenden Formen an Größe (und folglich an Gewicht) zu und sterben dann aus.“ Denn je kleiner die Individuen sind, desto schwieriger ist es für sie, den Entropieprozessen (die zu einer gleichmäßigen Energieverteilung führen) zu widerstehen, Energieflüsse regelmäßig zu organisieren, um lebenswichtige Funktionen auszuführen. Evolutionär nimmt daher die Größe von Individuen zu (obwohl es sich um ein sehr hartnäckiges morphophysiologisches Phänomen in einem kurzen Zeitintervall handelt) “(N. F. Reimers. Hope ... S. 69).

26. Ch. Darwins Axiom der Anpassungsfähigkeit: Jede Art ist an eine streng definierte, spezifische Reihe von Existenzbedingungen für sie angepasst.

27. Ökologische Regel von S. S. Schwartz: Jede Veränderung der Existenzbedingungen bewirkt direkt oder indirekt entsprechende Veränderungen in der Umsetzung der Energiebilanz des Organismus.

28. Das Gesetz der relativen Unabhängigkeit der Anpassung: Eine hohe Anpassungsfähigkeit an einen der Umweltfaktoren ergibt nicht den gleichen Grad an Anpassung an andere Lebensbedingungen (im Gegenteil, es kann diese Möglichkeiten aufgrund der physiologischen und morphologischen Eigenschaften von Organismen einschränken). .

29. Das Einheitsgesetz "Organismus - Umwelt": Leben entwickelt sich durch ständigen Stoff- und Informationsaustausch auf der Grundlage des Energieflusses in der Gesamteinheit von Umwelt und den sie bewohnenden Organismen.

30. Die Regel der Übereinstimmung der Umweltbedingungen mit der genetischen Prädestination des Organismus: Eine Art kann existieren, solange und soweit ihre Umwelt den genetischen Möglichkeiten entspricht, diese Art an ihre Schwankungen und Veränderungen anzupassen.

31. Das Gesetz der maximalen biogenen Energie (Entropie) von V. I. Vernadsky - E. S. Bauer: Jedes biologische oder bioinerte System, das sich im dynamischen Gleichgewicht mit der Umwelt befindet und sich evolutionär entwickelt, erhöht seine Auswirkungen auf die Umwelt, wenn dies nicht verhindert wird durch äußere Faktoren.

32. Das Gesetz des Drucks der Umwelt des Lebens oder begrenztes Wachstum (C. Darwin): Es gibt Einschränkungen, die verhindern, dass die Nachkommen eines Individuenpaares sich exponentiell vermehren und den gesamten Globus erobern.

33. Das Prinzip der Mindestbevölkerungsgröße: Es gibt eine Mindestbevölkerungsgröße, die nicht unterschritten werden kann.

34. Die Regel der Repräsentation einer Gattung durch eine Art: Unter homogenen Bedingungen und in einem begrenzten Gebiet wird eine taxonomische Gattung in der Regel nur durch eine Art repräsentiert. Offensichtlich liegt dies an der Nähe der ökologischen Nischen von Arten derselben Gattung.

35. Regel von A. Wallace: Wenn man sich von Norden nach Süden bewegt, nimmt die Artenvielfalt zu. Der Grund dafür ist, dass die nördlichen Biozönosen historisch jünger sind und weniger Energie von der Sonne erhalten.

36. Das Gesetz der Erschöpfung der lebenden Materie in ihren Inselkonzentrationen (G. F. Khilmi): „Ein individuelles System, das in einer Umgebung mit einem Organisationsgrad arbeitet, der niedriger ist als der des Systems selbst, ist dem Untergang geweiht: allmählich verliert es seine Struktur, das System wird sich auflösen in der Umwelt nach einiger Zeit "(G.F. Khilmi. Fundamentals of Biosphere Physics. L., 1966, S. 272). Dies führt zu einer wichtigen Schlussfolgerung für menschliche Umweltaktivitäten: Die künstliche Erhaltung kleiner Ökosysteme (in einem begrenzten Gebiet, wie z. B. einem Naturschutzgebiet) führt zu ihrer allmählichen Zerstörung und sichert nicht die Erhaltung von Arten und Gemeinschaften.

37. Das Gesetz der Energiepyramide (R. Lindemann): Von einer trophischen Ebene der ökologischen Pyramide gehen im Durchschnitt etwa 10% der auf der vorherigen Ebene erhaltenen Energie auf eine andere, höhere Ebene über. Der Rückfluss von höheren zu niedrigeren Ebenen ist viel schwächer - nicht mehr als 0,5–0,25%, und daher ist es nicht notwendig, über den Energiekreislauf in der Biozönose zu sprechen.

38. Die Regel der biologischen Verstärkung: Beim Übergang auf eine höhere Ebene der ökologischen Pyramide nimmt die Akkumulation einer Reihe von Substanzen, einschließlich toxischer und radioaktiver, in ungefähr demselben Verhältnis zu.

39. Die Regel der ökologischen Duplikation: Eine ausgestorbene oder zerstörte Art innerhalb einer Ebene der ökologischen Pyramide ersetzt eine andere, ähnlich dem Schema: eine kleine ersetzt eine große, eine niedriger organisierte - eine höher organisierte, genetisch mehr labil und wandelbar - weniger genetisch variabel. Individuen werden zermalmt, aber die Gesamtmenge an Biomasse nimmt zu, da Elefanten niemals die gleiche Biomasse und Produktion pro Flächeneinheit liefern, die Heuschrecken und sogar kleinere wirbellose Tiere liefern können.

40. Regel der biozönotischen Zuverlässigkeit: Die Zuverlässigkeit einer Biozönose hängt von ihrer Energieeffizienz unter gegebenen Umweltbedingungen und der Möglichkeit der strukturellen und funktionellen Umstrukturierung als Reaktion auf veränderte äußere Einflüsse ab.

41. Die Regel der obligatorischen Füllung ökologischer Nischen: Eine leere ökologische Nische wird immer und notwendigerweise natürlich gefüllt („Natur toleriert keine Leere“).

42. Die Regel des Ökotones oder Kanteneffekts: An den Kreuzungspunkten von Biozönosen nimmt die Anzahl der Arten und Individuen in ihnen zu, da die Zahl der ökologischen Nischen aufgrund der Entstehung neuer systemischer Eigenschaften an den Kreuzungspunkten zunimmt.

43. Die Regel der gegenseitigen Anpassung von Organismen in der Biozönose von K. Möbius - G. F. Morozov: Die Arten in der Biozönose sind so sehr aneinander angepasst, dass ihre Gemeinschaft ein innerlich widersprüchliches, aber ein einziges und miteinander verbundenes Ganzes ist.

44. Das Prinzip der Ökosystembildung: Die dauerhafte Existenz von Organismen ist nur im Rahmen von Ökosystemen möglich, in denen sich ihre Bestandteile und Elemente ergänzen und aufeinander abgestimmt sind.

45. Das Gesetz der sukzessiven Verlangsamung: Prozesse, die in stabilen Gleichgewichtsökosystemen ablaufen, neigen in der Regel dazu, sich zu verlangsamen.

46. ​​​​Die Regel der maximalen Energie zur Aufrechterhaltung eines ausgereiften Systems: Die Sukzession geht in Richtung einer grundlegenden Verschiebung des Energieflusses in Richtung einer Erhöhung seiner Menge, die auf die Aufrechterhaltung des Systems abzielt.

47. Das Gesetz der historischen Selbstentwicklung von Biosystemen (E. Bauer): Die Entwicklung biologischer Systeme ist das Ergebnis einer Zunahme ihrer externen Arbeit - der Auswirkungen dieser Systeme auf die Umwelt.

48. Regel der Konstanz der Artenzahl in der Biosphäre: Die Zahl der neu entstehenden Arten ist im Durchschnitt gleich der Zahl der ausgestorbenen, und die gesamte Artenvielfalt in der Biosphäre ist konstant. Diese Regel gilt für die gebildete Biosphäre.

49. Regel der Pluralität von Ökosystemen: Die Pluralität konkurrierender Ökosysteme ist unabdingbar für die Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit der Biosphäre.

Aus diesen Umweltgesetzen ergeben sich für das System „Mensch – natürliche Umwelt“ gerechte Schlussfolgerungen. Sie bezeichnen die Art des Rechts als Beschränkung der Vielfalt, d.h. sie legen der naturverändernden Tätigkeit des Menschen Beschränkungen auf.

1. Die Regel des historischen Wachstums der Produktion aufgrund der sukzessiven Verjüngung von Ökosystemen. Diese Regel ergibt sich im Wesentlichen aus dem Grundgesetz der Ökologie und funktioniert nun nicht mehr, da der Mensch der Natur also alles entnahm, was er konnte.

2. Gesetz des Bumerangs: Alles, was der Biosphäre durch menschliche Arbeit entzogen wird, muss ihr wieder zurückgegeben werden.

3. Das Gesetz der Unverzichtbarkeit der Biosphäre: Die Biosphäre kann nicht durch eine künstliche Umwelt ersetzt werden, ebenso wie beispielsweise neue Arten von Leben nicht geschaffen werden können. Ein Mensch kann kein Perpetuum Mobile bauen, während die Biosphäre praktisch ein "Perpetuum Mobile" ist.

4. Das Gesetz der abnehmenden natürlichen Fruchtbarkeit: „durch ständigen Entzug von Feldfrüchten und damit organischen Stoffen und chemischen Elementen aus dem Boden, Verletzung der natürlichen Prozesse der Bodenbildung, sowie dauerhafte Monokultur als Folge der Anreicherung von Giftstoffen, die von Pflanzen freigesetzt werden (Bodenselbstvergiftung), auf kultivierten Flächen kommt es zu einer Abnahme der natürlichen Bodenfruchtbarkeit ... bis heute hat etwa die Hälfte des Ackerlandes der Welt in unterschiedlichem Maße an Fruchtbarkeit verloren, und die gleiche Menge Land ist vollständig aus der intensiven landwirtschaftlichen Zirkulation verschwunden, wie es jetzt kultiviert wird (in den 80er Jahren gingen etwa 7 Millionen Hektar pro Jahr verloren)“ (N.F. Reimers. Hopes... S. 160–161). Die zweite Interpretation des Gesetzes der Verringerung der natürlichen Fruchtbarkeit wird in Kapitel 1 gegeben: Jede aufeinanderfolgende Zugabe eines Faktors, der für den Körper vorteilhaft ist, hat eine geringere Wirkung als das Ergebnis, das aus der vorherigen Dosis desselben Faktors erzielt wurde.

5. Das Gesetz des Chagrinleders: Das globale anfängliche natürliche Ressourcenpotential wird im Laufe der historischen Entwicklung kontinuierlich erschöpft. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass derzeit keine grundlegend neuen Ressourcen auftauchen könnten. „Für das Leben eines jeden Menschen werden jährlich 200 Tonnen feste Stoffe benötigt, die er mit Hilfe von 800 Tonnen Wasser und durchschnittlich 1000 W Energie in ein für sich nützliches Produkt verwandelt“ (ebd., S. 163). All dies nimmt der Mensch aus dem, was bereits in der Natur ist.

6. Das Prinzip der Unvollständigkeit von Informationen: „Informationen bei der Durchführung von Handlungen zur Umwandlung und im Allgemeinen zu jeder Veränderung der Natur sind immer unzureichend für eine a priori-Beurteilung aller möglichen Ergebnisse solcher Handlungen, insbesondere langfristig, wenn alle natürlich sind Kettenreaktionen entstehen“ (ebd., S. 168) .

7. Das Prinzip des trügerischen Wohlbefindens: Die ersten Erfolge bei der Erreichung des Ziels, für das das Projekt konzipiert wurde, schaffen eine Atmosphäre der Selbstgefälligkeit und lassen Sie mögliche negative Folgen vergessen, mit denen niemand rechnet.

8. Das Prinzip der Entfernung des Ereignisses: Nachkommen werden sich etwas einfallen lassen, um mögliche negative Folgen zu verhindern.

Offen bleibt die Frage, wie sehr sich die Gesetze der Ökologie auf das Verhältnis des Menschen zur Umwelt übertragen lassen, da der Mensch anders ist als alle anderen Arten. Beispielsweise nimmt bei den meisten Arten die Populationswachstumsrate mit zunehmender Populationsdichte ab; Beim Menschen hingegen beschleunigt sich das Bevölkerungswachstum in diesem Fall. Daher fehlen beim Menschen einige Regulationsmechanismen der Natur, was bei manchen als zusätzlicher Grund für technologischen Optimismus dienen kann und bei Umweltpessimisten auf die Gefahr einer solchen Katastrophe hinweisen kann, die für keine andere Art unmöglich ist.