Hukum ekologi, aturan, prinsip. Ensiklopedia besar minyak dan gas

Hukum faktor pembatas (limiting), atau Hukum Minimum Liebig- salah satu hukum dasar dalam ekologi, yang menyatakan bahwa faktor terpenting bagi organisme adalah faktor yang paling banyak menyimpang dari nilai optimalnya. Oleh karena itu, selama peramalan kondisi lingkungan atau kinerja pemeriksaan, sangat penting untuk menentukan mata rantai yang lemah dalam kehidupan organisme. Diformulasikan oleh Justus von Liebig pada tahun 1840. Kemudian, pada tahun 1913, hukum itu digeneralisasikan dan dilengkapi dengan Shelford (Hukum Toleransi).

Justus von Liebig

Kelangsungan hidup organisme tergantung pada faktor ekologi yang secara minimal (atau maksimal) disajikan pada saat tertentu. Dalam periode waktu lain, faktor-faktor lain mungkin membatasi. Dalam perjalanan hidup mereka, individu spesies bertemu dengan berbagai pembatasan pada aktivitas vital mereka. Jadi, faktor yang membatasi persebaran rusa adalah kedalaman tutupan salju; kupu-kupu sendok musim dingin (hama sayuran dan tanaman biji-bijian) - suhu musim dingin, dll.

Hukum ini diperhitungkan dalam praktek pertanian. Ahli kimia Jerman Justus von Liebig (1803-1873) menemukan bahwa produktivitas tanaman budidaya terutama tergantung pada nutrisi (elemen mineral) yang paling sedikit terwakili di dalam tanah. Misalnya, jika fosfor di dalam tanah hanya 20% dari kadar yang dibutuhkan, dan kalsium adalah 50% dari kadarnya, maka faktor pembatasnya adalah kekurangan fosfor; Pertama-tama, perlu untuk memasukkan pupuk yang mengandung fosfor ke dalam tanah.

Representasi figuratif dari hukum ini dinamai ilmuwan - yang disebut "tong Liebig". Inti dari model ini adalah ketika mengisi tong, air mulai meluap melalui papan terkecil di dalam tong, dan panjang papan yang tersisa tidak lagi penting.

hukum pengembalian Liebig

Esensinya adalah bahwa panen tergantung pada kembalinya ke lingkungan dari faktor-faktor vital yang digunakan oleh tubuh. Penemuan hukum ini berkontribusi pada peningkatan kesuburan tanah secara progresif. K. A. Timiryazev dan D. N. Pryanishnikov menyebut hukum ini sebagai pencapaian terbesar sains.

Unsur hara yang diambil tanaman dari dalam tanah harus dikembalikan kepadanya dengan cara pemupukan atau penanaman kacang-kacangan. Seperti yang dikatakan Yu Liebig secara kiasan, pelanggaran hukum pengembalian mengarah pada pengayaan ayah, tetapi kehancuran keturunan.

Tanaman dibuat oleh zat yang diperoleh tanaman dari tanah dan energi sinar matahari. Selain itu, tanah merupakan perantara bagi tanaman dalam menyediakan faktor kehidupan, lingkungan untuk pertumbuhannya. Dengan pemindahtanganan tanaman secara sistematis tanpa kompensasi untuk bagian-bagian penyusun tanah dan energi yang digunakan olehnya, tanah hancur dan kehilangan kesuburannya. Ketika mengkompensasi penghilangan zat dan energi dari tanah, yang terakhir mempertahankan kesuburannya; ketika zat dan energi dikompensasikan dengan tingkat kelebihan tertentu, tanah menjadi lebih baik, dan kesuburannya diperluas. Hukum pengembalian adalah dasar ilmiah untuk reproduksi kesuburan tanah, kasus khusus dari manifestasi hukum universal kekekalan materi dan energi.

Sekarang hukum pengembalian dipahami lebih luas dan tidak hanya dalam kaitannya dengan nutrisi, tetapi juga dampak negatif lainnya pada tanah. Setiap dampak negatif pada tanah harus dikompensasi (konsolidasi berlebihan, penyemprotan, penghancuran struktur, salinisasi, dll.).

Hukum kesetaraan dan ketidaktergantian faktor kehidupan tanaman (V. R. Williams)

Kondisi kehidupan adalah setara, tidak ada faktor kehidupan yang dapat digantikan oleh faktor lain.

Untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman, masuknya semua faktor kehidupan tanaman - kosmik dan terestrial - harus dipastikan. Tanaman mungkin membutuhkan faktor dalam jumlah besar dan dapat diabaikan, tetapi tidak adanya faktor tersebut menyebabkan penurunan tajam dalam hasil dan bahkan kematian tanaman. Hal ini menunjukkan sifat mutlak hukum. Tidak ada faktor yang dapat digantikan oleh faktor lain. Misalnya, kekurangan fosfor tidak dapat diganti dengan kelebihan nitrogen, tetapi pasokan cahaya yang terbatas dapat diganti dengan pasokan air yang lebih baik ke tanaman, dll.

Dalam praktiknya, adalah mungkin untuk memperoleh hasil setinggi mungkin hanya dengan pasokan tanaman yang tidak terputus dengan semua faktor dalam jumlah yang optimal. Namun, di bawah kondisi produksi tertentu, hukum kesetaraan dan ketidaktergantian faktor-faktor kehidupan tanaman memperoleh kepentingan relatif karena biaya yang tidak setara untuk menyediakan tanaman dengan faktor-faktor yang berbeda. Ini terkait baik dengan kebutuhan mutlak tanaman untuk faktor tersebut, dan dengan kehadirannya di tanah tertentu, di wilayah tertentu, dengan kemampuan material dan teknis produksi, dll.

Hukum kesetaraan dan keniscayaan faktor kehidupan tanaman menekankan materialitas produksi pertanian, tidak memungkinkan seseorang untuk mengharapkan resep "ajaib" untuk mendapatkan panen tanpa biaya material atau biaya dalam "dosis homeopati".

Hukum faktor minimum, maksimum dan optimum

Dikatakan bahwa hasil terbesar adalah layak dengan rata-rata kehadiran faktor yang optimal, dengan nilai faktor minimum dan maksimum, hasil tersebut tidak layak. Undang-undang ini menekankan pentingnya dosis optimal pupuk mineral, karena kelebihannya bisa berbahaya. Ini adalah proposisi penting, karena tidak mengikuti hukum Liebig.

Hukum Toleransi Shelford

Hukum dirumuskan oleh Victor Ernest Shelford pada tahun 1913, yang menyatakan bahwa keberadaan suatu spesies ditentukan oleh faktor pembatas yang tidak hanya minimal, tetapi juga maksimal. Toleransi- kemampuan tubuh untuk mentolerir efek buruk dari faktor lingkungan tertentu. Hukum toleransi memperluas hukum minimum Liebig.

Faktor pembatas tidak hanya kekurangan, seperti yang ditunjukkan Liebig, tetapi juga kelebihan dari faktor-faktor seperti, misalnya, panas, cahaya, dan air. Organisme dicirikan oleh minimum ekologis dan maksimum ekologis. Rentang antara dua nilai ini biasanya disebut batas stabilitas, daya tahan atau toleransi. Gagasan tentang pengaruh yang membatasi maksimum setara dengan minimum diperkenalkan oleh W. Shelford (1913), setelah membentuk hukum toleransi. Setiap faktor yang berlebihan atau kekurangan membatasi pertumbuhan dan perkembangan organisme dan populasi.

Hukum aksi kumulatif atau saling bergantung dari faktor-faktor

Diformulasikan oleh ilmuwan Jerman Mitscherlich. Menurut undang-undang ini, faktor pertumbuhan tidak bertindak dalam isolasi, tetapi saling berhubungan, dan oleh karena itu, dengan mempengaruhi (menambah atau mengurangi) satu faktor, kita mempengaruhi yang lain sampai tingkat tertentu.. Misalnya, pada latar belakang yang dibuahi, seperti yang ditetapkan oleh K. A. Timiryazev, tanaman mengkonsumsi kelembaban lebih ekonomis dan koefisien transpirasinya berkurang. Secara grafis, esensi dari hukum ini diilustrasikan oleh hasil eksperimen E. Volny (Gbr. 2.1.1.4). Ketentuan penting untuk produksi mengikuti dari hukum tindakan faktor pertumbuhan yang saling bergantung: untuk mendapatkan hasil yang tinggi, perlu untuk mempengaruhi bukan hanya satu faktor, tetapi semua faktor lingkungan, mencapai nilai optimalnya.

Semua faktor kehidupan tanaman bertindak bersama-sama, yaitu, mereka berinteraksi dalam proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Liebscher dan Lundegard menunjukkan bahwa, sehubungan dengan hukum aksi kumulatif faktor-faktor, aksi faktor tunggal, yang minimal, semakin intens, semakin banyak faktor lain yang optimal.

Lundegard juga menetapkan "gangguan" faktor-faktor yang minimal, kombinasi efek negatifnya pada pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Sejumlah peneliti, dipandu oleh hukum aksi gabungan faktor-faktor, mencoba secara matematis menetapkan ketergantungan hasil pada faktor-faktor kehidupan tanaman. E. Mitcherlich mencapai kesuksesan terbesar dalam arah ini.

Hukum kerja faktor-faktor kehidupan tanaman, menurut E. Mitcherlich, menyatakan bahwa peningkatan hasil tergantung pada masing-masing faktor pertumbuhan dan intensitasnya, sebanding dengan perbedaan antara hasil maksimum yang mungkin dan hasil yang sebenarnya. Dia mencoba mengungkapkan secara matematis ketergantungan peningkatan hasil pada pemupukan tanah. E. Mitcherlich secara eksperimental menurunkan koefisien berikut untuk penggunaan faktor kehidupan individu: N - 0,2, P2O5 - 0,6, K2O - 0,4, Mg - 2,0 per 1 mm presipitasi Studi selanjutnya menemukan bahwa rumus E. Mitcherlich tidak universal, karena proses biologis yang kompleks untuk menciptakan tanaman tidak dijelaskan oleh rumus matematika. Trenel segera menunjukkan bahwa dia juga salah secara matematis.

Terlepas dari kesulitan ekspresi matematis dari hukum aksi gabungan faktor-faktor, hukum ini sangat penting untuk praktik pertanian. Dalam hal ini, V. R. Williams menunjukkan kemajuan hanya mungkin jika pengaruh kita pada kondisi di mana produksi yang kompleks ini berlangsung diarahkan secara simultan ke seluruh kompleks mereka. Kompleks kondisi ini mewakili satu keseluruhan organik, semua elemen yang terkait erat. Dampak pada salah satu elemen ini pasti memerlukan kebutuhan untuk mempengaruhi segala sesuatu yang lain.

Prinsip konservasi alam

Perlindungan alam adalah seperangkat tindakan administratif, teknologi, perencanaan, manajerial, ekonomi, politik dan sosial internasional, negara bagian dan lokal, yang ditujukan untuk penggunaan rasional, reproduksi, dan konservasi sumber daya alam Bumi dan luar angkasa.

Arah utama perlindungan alam:

Prinsip B. Orang Biasa

Hukum dasar ekologi yang dirumuskan oleh Barry Commoner (1971), dapat diringkas sebagai berikut:

Semuanya terhubung dengan segalanya (hubungan universal proses dan fenomena di alam);
Semuanya harus pergi ke suatu tempat (sistem alami apa pun hanya dapat berkembang melalui penggunaan energi dan kemampuan informasi dari lingkungannya);
Alam "tahu" lebih baik (sampai kita memiliki informasi yang benar-benar dapat diandalkan tentang mekanisme dan fungsi alam, kita dapat dengan mudah merusak alam dengan mencoba memperbaikinya);
Tidak ada yang diberikan secara gratis (ekosistem global adalah satu kesatuan, di mana tidak ada yang bisa menang atau kalah, tidak bisa menjadi objek perbaikan umum; segala sesuatu yang diekstraksi dalam proses kerja manusia harus dikompensasi).

Prinsip aksioma dan kemunculan

Keseluruhan lebih besar daripada jumlah bagian-bagiannya, ia selalu memiliki sifat-sifat baru yang tidak dapat direduksi menjadi penjumlahan sederhana dari sifat-sifat bagian-bagian sistem yang tidak disatukan oleh mata rantai pembentuk sistem. Kesuburan optimum tidak sama dengan optimum untuk masing-masing sifat tanah secara terpisah.

Ketika keseluruhan sistem ditambahkan, integrasi yang dihasilkan tunduk pada hukum pembentukan, fungsi, dan evolusi lainnya (walaupun mungkin serupa). Secara kiasan, satu pohon belum menjadi hutan, seperti sekelompok pohon, dan konsentrasi mekanis unsur kimia, molekul zat organik, bahkan jaringan dan organ, tidak memberikan organisme. Hutan membutuhkan kombinasi dari semua komponen ekologi yang membentuk ekosistemnya, pembentukan siklus materi, pengaturan aliran energi, termasuk pembentukan bioklimatnya sendiri, dll. Suatu organisme membutuhkan "entelechy" dari integritas sistemik, metabolisme dan sifat lain dari biosistem.

Prinsip kemunculan merupakan konsekuensi dari organisasi hierarkis sistem alam, disertai dengan munculnya sifat-sifat baru sebagai komponen yang digabungkan menjadi unit fungsional yang lebih besar yang tidak ada pada tingkat sebelumnya. Munculnya sifat-sifat baru disebabkan oleh interaksi komponen, proses integrasi, dan bukan karena perubahan sifat komponen tersebut. Sebuah perbedaan dibuat antara sifat-sifat yang muncul, dijelaskan di atas, dan sifat-sifat agregat, yang merupakan jumlah dari sifat-sifat komponen. Prinsip kemunculan menjelaskan kemungkinan mempelajari keseluruhan tanpa mempertimbangkan semua komponen dengan cermat. Kemunculan atau integrasi suatu sistem adalah sifat-sifat keseluruhan, bukan diturunkan dari sifat-sifat bagian-bagiannya, yaitu tidak melekat pada satu bagian saja. Salah satu properti tersebut adalah produktivitas. Kemunculan identik dengan aditif dan superaditif.

Aturan Kepunahan Proses

sistem jenuh dengan peningkatan tingkat keseimbangan dengan lingkungannya atau homeostasis internal dicirikan oleh pelemahan proses dinamis di dalamnya. Misalnya, tingkat reproduksi organisme yang diaklimatisasi menurun ketika komunitas menjadi jenuh.

Aturan Percepatan Evolusi

ketika kompleksitas organisasi biosistem meningkat, durasi keberadaan suatu spesies rata-rata berkurang, dan laju evolusi meningkat.

Aturan kesetaraan dalam pengembangan biosistem

biosistem dapat mencapai keadaan akhir (fase) perkembangan, terlepas dari tingkat pelanggaran kondisi awal perkembangannya.

Prinsip pra-adaptasi

organisme menempati relung ekologi baru karena pra-adaptasi genetik.

Hukum keanekaragaman spesies tanaman atau mosaik agrocenosis

Produktivitas agrocenosis tertinggi dan paling stabil dicapai dengan keragaman spesies yang cukup. Undang-undang ini juga melandasi doktrin rotasi tanaman.

Hukum Keanekaragaman Teknologi

Penggunaan teknologi yang sama dalam jangka panjang yang konstan di lapangan (pestisida, pupuk, pengolahan tanah dan metode lain yang sama) meningkatkan dampak negatif sepihak pada kesuburan tanah dan oleh karena itu perlu dilakukan rotasi tanaman dengan tanaman yang berbeda dan teknologi pertaniannya. .

Catatan

Ekologi
Konsep	Hukum lingkungan, aturan, prinsip Produsen Konsumen Pengurai Ecoton
ekosistem

hukum Liebig

Definisi 1

Aturan minimum adalah salah satu prinsip yang menentukan peran faktor lingkungan dalam distribusi dan jumlah organisme.

Efek relatif dari beberapa faktor lingkungan semakin kuat, semakin dirasakan kekurangannya dibandingkan dengan yang lain. Diformulasikan oleh G.O. Liebig (1840) hukum yang diterapkan pada tanaman pertanian - setiap organisme hidup tidak hanya membutuhkan zat organik dan mineral, kelembaban, suhu atau faktor lainnya, tetapi juga rezimnya.

Reaksi organisme tergantung pada jumlah faktor. Selain itu, organisme hidup dalam kondisi alami terkena berbagai faktor lingkungan (baik biotik dan abiotik) secara bersamaan. Tanaman membutuhkan sejumlah besar nutrisi dan kelembaban (kalium, nitrogen, fosfor) dan pada saat yang sama dalam jumlah yang relatif "tidak signifikan" dari elemen seperti molibdenum (boron).

Setiap spesies hewan atau tumbuhan memiliki selektivitas yang berbeda untuk komposisi makanan: setiap tanaman membutuhkan unsur mineral tertentu. Semua jenis hewan menuntut kualitas makanan dengan caranya sendiri. Agar ada dan berkembang secara normal, organisme harus memiliki seluruh rangkaian faktor yang diperlukan dalam mode optimal dan dalam jumlah yang cukup.

Fakta bahwa membatasi dosis (atau tidak adanya) salah satu zat yang diperlukan untuk tanaman, yang termasuk unsur mikro dan makro, mengarah pada hasil yang sama dari keterbelakangan pertumbuhan, ditemukan dan dipelajari oleh ahli kimia Jerman, pendiri pertanian kimia, Eustace von Liebig. Aturan yang dirumuskan olehnya disebut hukum minimum Liebig: ukuran hasil ditentukan oleh jumlah nutrisi di dalam tanah, kebutuhan tanaman yang paling sedikit terpenuhi. Untuk melakukan ini, Liebig menggambarkan tong yang bocor, menunjukkan bahwa lubang bawah mengatur jumlah cairan di dalamnya.

Catatan 1

Hukum minimum berlaku baik untuk hewan maupun tumbuhan, dan juga mencakup seseorang yang, dalam kondisi tertentu, harus menggunakan vitamin atau air mineral untuk mengganti kekurangan unsur apa pun dalam tubuhnya.

Klarifikasi dan perubahan yang dibuat pada hukum Liebig

Selanjutnya, sejumlah penyempurnaan dilakukan pada hukum Liebig. Perubahan dan penambahan yang signifikan adalah hukum tindakan selektif faktor-faktor pada berbagai fungsi tubuh: setiap faktor lingkungan mempengaruhi fungsi organisme dengan cara yang berbeda, optimal untuk satu proses, seperti respirasi, tidak akan optimal untuk yang lain, seperti pencernaan, dan sebaliknya. Kelompok penyempurnaan hukum Liebig ini mencakup aturan reaksi fase yang sedikit berbeda "membahayakan manfaat": konsentrasi kecil racun mempengaruhi organisme ke arah peningkatan fungsinya, sementara konsentrasi yang lebih tinggi menekan atau bahkan menyebabkan kematian organisme. Pola toksikologi ini berlaku untuk sejumlah besar (misalnya, sifat penyembuhan dari konsentrasi kecil bisa ular terkenal), tetapi tidak untuk semua zat beracun.

Catatan 2

Hukum Liebig adalah aturan minimum, merupakan salah satu prinsip yang menentukan peran faktor lingkungan dalam perkembangan dan distribusi organisme. Diformulasikan oleh G.O. Liebig (1840) untuk tanaman.

Menurut hukum Liebig, "Suatu zat yang minimal dikendalikan oleh tanaman dan ukuran serta stabilitasnya pada waktunya ditetapkan." Ini berarti efek pembatas dari zat-zat vital yang ada di dalam tanah dalam jumlah kecil dan terputus-putus. kemudian generalisasi ini mulai ditafsirkan lebih luas, dengan mempertimbangkan faktor lingkungan lainnya (misalnya, suhu, waktu, dll).

Hukum ekologi— pola-pola umum dan prinsip-prinsip interaksi antara masyarakat manusia dan lingkungan alam.

Arti penting dari hukum-hukum ini terletak pada pengaturan sifat dan arah aktivitas manusia dalam ekosistem dari berbagai tingkatan. Di antara hukum ekologi yang dirumuskan oleh penulis yang berbeda, yang paling terkenal adalah empat aforisme ilmuwan lingkungan Amerika Barry Commoner (1974):

"semuanya terhubung dengan segalanya"(hukum hubungan universal hal-hal dan fenomena di alam);
"semuanya harus pergi ke suatu tempat"(hukum kekekalan massa materi);
"tidak ada yang datang secara gratis"(tentang harga pembangunan);
"alam tahu yang terbaik"(tentang kriteria utama seleksi evolusioner).

Dari hukum hubungan universal hal-hal dan fenomena di alam("semuanya terhubung dengan segalanya") beberapa konsekuensi berikut:

hukum bilangan besar - tindakan kumulatif dari sejumlah besar faktor acak mengarah pada hasil yang hampir tidak tergantung pada peluang, yaitu. memiliki sifat sistemik. Jadi, berjuta bakteri di tanah, air, tubuh organisme hidup menciptakan lingkungan mikrobiologis khusus yang relatif stabil yang diperlukan untuk keberadaan normal semua makhluk hidup. Atau contoh lain: perilaku acak sejumlah besar molekul dalam volume gas tertentu menentukan nilai suhu dan tekanan yang cukup pasti;
prinsip Le Chatelier (Coklat) - ketika aksi eksternal membawa sistem keluar dari keadaan keseimbangan stabil, keseimbangan ini bergeser ke arah di mana efek aksi eksternal berkurang. Pada tingkat biologis diwujudkan dalam bentuk kemampuan ekosistem untuk mengatur dirinya sendiri;
hukum optimalitas- sistem apa pun berfungsi dengan efisiensi terbesar dalam beberapa karakteristik batas spatio-temporal;
setiap perubahan sistemik di alam memiliki dampak langsung atau tidak langsung pada seseorang - dari keadaan individu hingga hubungan sosial yang kompleks.

Dari hukum kekekalan massa materi("semuanya harus pergi ke suatu tempat") setidaknya dua postulat kepentingan praktis berikut:

Barry Commoner menulis “... ekosistem global adalah satu kesatuan di mana tidak ada yang dapat diperoleh atau hilang dan yang tidak dapat tunduk pada perbaikan universal; segala sesuatu yang telah diambil darinya oleh tenaga manusia harus diganti. Pembayaran atas tagihan ini tidak dapat dihindari; itu hanya bisa ditunda. Krisis lingkungan saat ini menunjukkan bahwa penundaannya sangat lama.”

Prinsip "alam tahu yang terbaik" menentukan, pertama-tama, apa yang bisa dan apa yang tidak boleh terjadi di biosfer. Segala sesuatu di alam - dari molekul sederhana hingga manusia - telah melewati persaingan paling ketat untuk mendapatkan hak untuk hidup. Saat ini, planet ini hanya dihuni oleh 1/1000 spesies tumbuhan dan hewan yang diuji oleh evolusi. Kriteria utama untuk seleksi evolusioner ini adalah penggabungan ke dalam siklus biotik global., mengisi semua relung ekologi. Setiap zat yang dihasilkan oleh organisme harus memiliki enzim yang menguraikannya, dan semua produk peluruhan harus kembali terlibat dalam siklus. Dengan setiap spesies biologis yang melanggar hukum ini, evolusi cepat atau lambat akan berpisah. Peradaban industri manusia sangat melanggar isolasi sirkulasi biotik dalam skala global, yang tidak bisa dibiarkan begitu saja. Dalam situasi kritis ini, kompromi harus ditemukan, yang hanya dapat dilakukan oleh orang yang memiliki pikiran dan keinginan untuk itu.

Selain formulasi Barry Commoner, ahli ekologi modern telah menyimpulkan hukum ekologi lainnya - "tidak ada cukup untuk semua orang" (hukum sumber daya terbatas). Jelas, massa nutrisi untuk semua bentuk kehidupan di Bumi terbatas dan terbatas. Tidaklah cukup untuk semua perwakilan dunia organik yang muncul di biosfer, oleh karena itu, peningkatan yang signifikan dalam jumlah dan massa organisme apa pun dalam skala global hanya dapat terjadi karena penurunan jumlah dan massa organisme lain. Ekonom Inggris T.R. Malthus (1798), yang mencoba membenarkan keniscayaan kompetisi sosial dengan ini. Pada gilirannya, Charles Darwin meminjam dari Malthus konsep "perjuangan untuk eksistensi" untuk menjelaskan mekanisme seleksi alam di alam yang hidup.

Hukum sumber daya terbatas- sumber segala bentuk persaingan, persaingan dan antagonisme di alam dan, sayangnya, di masyarakat. Dan tidak peduli seberapa besar mereka menganggap perjuangan kelas, rasisme, konflik antaretnis sebagai fenomena sosial murni, semuanya berakar pada kompetisi intraspesifik, yang terkadang mengambil bentuk yang jauh lebih kejam daripada hewan.

Perbedaan esensial adalah bahwa di alam, sebagai hasil perjuangan kompetitif, yang terbaik bertahan, tetapi dalam masyarakat manusia hal ini tidak terjadi.

Klasifikasi umum hukum lingkungan disajikan oleh ilmuwan Soviet terkenal N.F. Reimers. Mereka diberikan pernyataan berikut:

hukum keseimbangan sosial dan ekologi(kebutuhan untuk menjaga keseimbangan antara tekanan terhadap lingkungan dan pemulihan lingkungan ini, baik alami maupun buatan);
prinsip manajemen pengembangan budaya(menerapkan pembatasan pada pengembangan ekstensif, dengan mempertimbangkan pembatasan lingkungan);
aturan substitusi sosio-ekologis(kebutuhan untuk mengidentifikasi cara untuk menggantikan kebutuhan manusia);
hukum ireversibilitas sosio-ekologis(kemustahilan untuk membalikkan gerakan evolusioner, dari bentuk kompleks ke bentuk yang lebih sederhana);
hukum noosfera Vernadsky (perubahan biosfer yang tak terhindarkan di bawah pengaruh pemikiran dan kerja manusia menjadi noosfer - geosfer, di mana pikiran menjadi dominan dalam pengembangan sistem "manusia-alam").

Kepatuhan terhadap hukum-hukum ini dimungkinkan jika umat manusia menyadari perannya dalam mekanisme menjaga stabilitas biosfer. Diketahui bahwa dalam proses evolusi hanya spesies-spesies yang dilestarikan yang mampu menjamin stabilitas kehidupan dan lingkungan. Hanya manusia, dengan menggunakan kekuatan pikirannya, yang dapat mengarahkan pengembangan lebih lanjut dari biosfer di sepanjang jalan melestarikan satwa liar, melestarikan peradaban dan kemanusiaan, menciptakan sistem sosial yang lebih adil, bergerak dari filosofi perang ke filosofi perdamaian dan kemitraan. , cinta dan hormat untuk generasi mendatang. Semua ini adalah komponen dari pandangan dunia biosfer baru, yang harus menjadi universal.

Hukum dan prinsip ekologi

Hukum Minimum

Pada tahun 1840 Y. Liebig menemukan bahwa panen sering kali dibatasi bukan oleh unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah besar, tetapi oleh unsur hara yang dibutuhkan sedikit, tetapi juga langka di dalam tanah. Hukum yang dirumuskannya berbunyi: "Tanaman dikendalikan oleh zat yang minimal, besarnya dan stabilitas yang terakhir dalam waktu ditentukan." Selanjutnya, sejumlah faktor lain ditambahkan ke nutrisi, seperti suhu. Operasi hukum ini dibatasi oleh dua prinsip. Hukum pertama Liebig benar-benar berlaku hanya dalam kondisi stasioner. Formulasi yang lebih tepat: "dalam keadaan stasioner, zat pembatas akan menjadi zat yang jumlahnya tersedia paling dekat dengan minimum yang diperlukan." Prinsip kedua menyangkut interaksi faktor-faktor. Konsentrasi tinggi atau ketersediaan zat tertentu dapat mengubah asupan nutrisi minimal. Hukum berikut dirumuskan dalam ekologi itu sendiri dan menggeneralisasi hukum minimum.

Hukum Toleransi

Hukum ini dirumuskan sebagai berikut: ada atau tidak mungkinnya pengembangan suatu ekosistem ditentukan tidak hanya oleh kekurangan, tetapi juga oleh kelebihan salah satu faktor (panas, cahaya, air). Akibatnya, organisme dicirikan oleh ekologi minimum dan maksimum. Terlalu banyak hal yang baik juga buruk. Rentang antara kedua nilai tersebut merupakan batas toleransi, dimana tubuh secara normal merespon pengaruh lingkungan. Hukum toleransi diusulkan W. Shelford pada tahun 1913. Kami dapat merumuskan sejumlah proposal yang melengkapinya.

Organisme dapat memiliki kisaran toleransi yang luas untuk satu faktor dan sempit untuk faktor lainnya.
Organisme dengan kisaran toleransi yang luas terhadap semua faktor biasanya terdistribusi paling luas.
Jika kondisi untuk satu faktor lingkungan tidak optimal untuk spesies, maka kisaran toleransi untuk faktor lingkungan lainnya mungkin menyempit.
Di alam, organisme sangat sering berada dalam kondisi yang tidak sesuai dengan nilai optimal dari satu atau lain faktor yang ditentukan di laboratorium.
Musim kawin biasanya kritis; selama periode ini, banyak faktor lingkungan seringkali menjadi pembatas.

Konsep umum faktor pembatas

Faktor terpenting di darat adalah cahaya, suhu, dan air (curah hujan), sedangkan di laut, cahaya, suhu, dan salinitas. Kondisi fisik keberadaan ini mungkin membatasi dan mempengaruhi dengan baik. Semua faktor lingkungan bergantung satu sama lain dan bertindak bersama-sama. Faktor pembatas lainnya termasuk gas atmosfer (karbon dioksida, oksigen) dan garam biogenik. Merumuskan "hukum minimum", Liebig memikirkan efek pembatas dari unsur-unsur kimia vital yang ada di lingkungan dalam jumlah kecil dan tidak stabil. Mereka disebut elemen jejak dan termasuk besi, tembaga, seng, boron, silikon, molibdenum, klorin, vanadium, kobalt, yodium, natrium. Banyak elemen, seperti vitamin, bertindak sebagai katalis. Fosfor, kalium, kalsium, belerang, magnesium, yang dibutuhkan oleh organisme dalam jumlah besar, disebut makronutrien. Faktor pembatas penting dalam kondisi modern adalah pencemaran lingkungan. Faktor pembatas utama untuk Y.Odumu, - dimensi dan kualitas oikosa", atau kita" rumah alami, dan bukan hanya jumlah kalori yang bisa diperas dari tanah. Lanskap tidak hanya gudang, tetapi juga rumah tempat kita tinggal. “Tujuannya harus menjaga setidaknya sepertiga dari semua lahan sebagai ruang terbuka yang dilindungi. Ini berarti sepertiga dari seluruh habitat kita harus berupa taman nasional atau lokal, cagar alam, area hijau, area hutan belantara, dll.” Wilayah yang dibutuhkan oleh satu orang, menurut berbagai perkiraan, berkisar antara 1 hingga 5 hektar. Yang kedua dari angka-angka ini melebihi luas yang sekarang jatuh pada salah satu penghuni Bumi.

Kepadatan penduduk mendekati satu orang per 2 hektar lahan. Hanya 24% dari tanah yang cocok untuk pertanian. Sementara 0,12 hektar dapat menyediakan cukup kalori untuk menopang satu orang, diet sehat dengan banyak daging, buah-buahan dan sayuran membutuhkan sekitar 0,6 hektar per orang. Selain itu, sekitar 0,4 hektar diperlukan untuk produksi berbagai jenis serat (kertas, kayu, kapas) dan 0,2 hektar lainnya untuk jalan, bandara, gedung, dll. Oleh karena itu konsep "miliar emas", yang menurutnya populasi optimal adalah 1 miliar orang, dan oleh karena itu, sudah ada sekitar 5 miliar "orang tambahan". Manusia, untuk pertama kalinya dalam sejarahnya, menghadapi batasan daripada batasan lokal. Mengatasi faktor pembatas membutuhkan pengeluaran materi dan energi yang besar. Menggandakan hasil membutuhkan peningkatan sepuluh kali lipat dalam jumlah pupuk, pestisida, dan listrik (hewan atau mesin). Ukuran populasi juga merupakan faktor pembatas.

Hukum pengecualian kompetitif

Hukum ini dirumuskan sebagai berikut: dua spesies yang menempati relung ekologi yang sama tidak dapat hidup berdampingan di satu tempat untuk waktu yang tidak terbatas.

Spesies mana yang menang tergantung pada kondisi eksternal. Dalam kondisi yang sama, semua orang bisa menang. Sebuah keadaan penting untuk kemenangan adalah tingkat pertumbuhan penduduk. Ketidakmampuan suatu spesies untuk kompetisi biotik menyebabkan perpindahan dan kebutuhan untuk beradaptasi dengan kondisi dan faktor yang lebih sulit.

Hukum pengecualian kompetitif juga dapat bekerja dalam masyarakat manusia. Keunikan tindakannya saat ini adalah bahwa peradaban tidak dapat bubar. Mereka tidak punya tempat untuk meninggalkan wilayah mereka, karena di biosfer tidak ada ruang bebas untuk menetap dan tidak ada kelebihan sumber daya, yang mengarah pada kejengkelan perjuangan dengan semua konsekuensi berikutnya. Kita dapat berbicara tentang persaingan ekologis antar negara dan bahkan perang ekologis atau perang yang disebabkan oleh alasan ekologis. Pada suatu waktu, Hitler membenarkan kebijakan agresif Nazi Jerman dengan perjuangan untuk ruang hidup. Sumber daya minyak, batu bara, dll. dan kemudian mereka penting. Mereka bahkan memiliki bobot yang lebih besar di abad ke-21. Selain itu, kebutuhan akan wilayah untuk pembuangan radioaktif dan limbah lainnya ditambahkan. Perang—panas dan dingin—mengambil dimensi ekologis. Banyak peristiwa dalam sejarah modern, seperti runtuhnya Uni Soviet, dipersepsikan dengan cara baru, jika Anda melihatnya dari perspektif ekologis. Satu peradaban tidak hanya dapat menaklukkan yang lain, tetapi menggunakannya untuk tujuan egois dari sudut pandang ekologis. Ini akan menjadi kolonialisme ekologis. Ini adalah bagaimana isu-isu politik, sosial dan lingkungan saling terkait.

Hukum dasar ekologi

Salah satu pencapaian utama ekologi adalah penemuan bahwa tidak hanya organisme dan spesies yang berkembang, tetapi juga. Urutan komunitas yang saling menggantikan dalam suatu wilayah disebut suksesi. Suksesi terjadi sebagai akibat dari perubahan lingkungan fisik di bawah tindakan masyarakat, yaitu. dikendalikan olehnya.

Produktivitas tinggi memberikan keandalan yang rendah - rumusan lain dari hukum dasar ekologi, yang mengikuti aturan berikut: "Efisiensi optimal selalu kurang dari maksimum." Keanekaragaman, sesuai dengan hukum dasar ekologi, berkaitan langsung dengan keberlanjutan. Namun, belum diketahui sejauh mana hubungan ini bersifat kausal.

Beberapa hukum dan prinsip lain yang penting bagi ekologi.

Hukum munculnya: keseluruhan selalu memiliki sifat khusus yang tidak dimiliki bagiannya.

Hukum Keanekaragaman yang Diperlukan: sistem tidak dapat terdiri dari elemen yang benar-benar identik, tetapi dapat memiliki organisasi hierarkis dan tingkat integratif.

Hukum evolusi yang tidak dapat diubah: suatu organisme (populasi, spesies) tidak dapat kembali ke keadaan semula, diwujudkan dalam rangkaian nenek moyangnya.

Hukum Komplikasi Organisasi: perkembangan historis organisme hidup menyebabkan komplikasi organisasi mereka melalui diferensiasi organ dan fungsi.

hukum biogenetik(E. Haeckel): ontogenesis suatu organisme adalah pengulangan singkat dari filogenesis spesies tertentu, yaitu. individu dalam perkembangannya mengulangi secara singkat perkembangan historis spesiesnya.

Hukum perkembangan yang tidak merata dari bagian-bagian sistem: sistem dari satu tingkat hierarki tidak berkembang secara serempak secara ketat, sementara beberapa mencapai tahap perkembangan yang lebih tinggi, yang lain tetap dalam keadaan kurang berkembang. Hukum ini berhubungan langsung dengan hukum keanekaragaman yang diperlukan.

Hukum Pelestarian Kehidupan: kehidupan hanya dapat ada dalam proses pergerakan melalui tubuh yang hidup dari aliran zat, energi, informasi.

Prinsip menjaga ketertiban(Y. Prigozhy): dalam sistem terbuka, entropi tidak meningkat, tetapi menurun hingga nilai konstan minimum tercapai, yang selalu lebih besar dari nol.

Prinsip Le Chatelier-Brown: dengan pengaruh eksternal yang membawa sistem keluar dari keadaan kesetimbangan stabil, kesetimbangan ini digeser ke arah di mana pengaruh pengaruh eksternal melemah.

Prinsip Penghematan Energi(L. Onsager): dengan probabilitas pengembangan proses dalam serangkaian arah tertentu yang diizinkan oleh prinsip-prinsip termodinamika, yang menyediakan disipasi energi minimum diwujudkan.

Hukum maksimalisasi energi dan informasi: kesempatan terbaik untuk pelestarian diri memiliki sistem yang paling kondusif untuk penerimaan, produksi dan penggunaan energi dan informasi yang efisien; asupan maksimum suatu zat tidak menjamin keberhasilan sistem dalam perjuangan kompetitif.

Hukum pengembangan sistem dengan mengorbankan lingkungan: sistem apa pun dapat berkembang hanya melalui penggunaan kemampuan material, energi, dan informasi dari lingkungannya; pengembangan diri yang benar-benar terisolasi tidak mungkin.

Aturan Schrödinger"tentang nutrisi" organisme dengan entropi negatif: keteraturan organisme lebih tinggi daripada lingkungan, dan organisme memberikan lebih banyak gangguan pada lingkungan ini daripada yang diterimanya. Aturan ini berkorelasi dengan prinsip Prigogine tentang menjaga ketertiban.

Aturan Percepatan Evolusi: dengan meningkatnya kompleksitas organisasi biosistem, durasi keberadaan suatu spesies rata-rata berkurang, dan laju evolusi meningkat. Umur rata-rata spesies burung adalah 2 juta tahun, dan spesies mamalia adalah 800.000 tahun. Jumlah spesies burung dan mamalia yang punah dibandingkan dengan jumlah totalnya sangat besar.

Hukum Kemandirian Relatif Adaptasi: kemampuan beradaptasi yang tinggi terhadap salah satu faktor lingkungan tidak memberikan tingkat adaptasi yang sama terhadap kondisi kehidupan lain (sebaliknya, dapat membatasi kemungkinan ini karena karakteristik fisiologis dan morfologi organisme).

Prinsip ukuran populasi minimum: ada ukuran populasi minimum yang di bawahnya ukuran populasi tidak dapat dikurangi.

Aturan representasi genus oleh satu spesies: dalam kondisi homogen dan di area terbatas, genus taksonomi, sebagai aturan, hanya diwakili oleh satu spesies. Rupanya, ini karena kedekatan relung ekologi spesies dari genus yang sama.

Hukum penipisan materi hidup dalam konsentrasi pulaunya(G.F. Hilmi): “Sebuah sistem individu yang beroperasi di lingkungan dengan tingkat organisasi yang lebih rendah dari tingkat sistem itu sendiri akan hancur: secara bertahap kehilangan strukturnya, sistem akan larut dalam lingkungan setelah beberapa saat.” Ini mengarah pada kesimpulan penting untuk kegiatan lingkungan manusia: pelestarian buatan ekosistem berukuran kecil (di area terbatas, misalnya, cagar alam) mengarah pada kehancuran bertahap mereka dan tidak menjamin konservasi spesies dan komunitas.

Hukum Piramida Energi(R. Lindeman): dari satu tingkat trofik piramida ekologi, rata-rata, sekitar 10% energi yang diterima pada tingkat sebelumnya berpindah ke tingkat lain yang lebih tinggi. Aliran balik dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah jauh lebih lemah - tidak lebih dari 0,5-0,25%, dan oleh karena itu tidak perlu membicarakan siklus energi dalam biocenosis.

Aturan kewajiban untuk mengisi relung ekologis: ceruk ekologis yang kosong selalu dan harus diisi secara alami (“alam tidak mentolerir kekosongan”).

Prinsip pembentukan ekosistem: keberadaan organisme dalam jangka panjang hanya dimungkinkan dalam kerangka sistem ekologi, di mana komponen dan elemennya saling melengkapi dan saling beradaptasi. Dari hukum dan prinsip lingkungan ini, beberapa kesimpulan mengikuti yang adil untuk sistem “manusia-lingkungan”. Mereka termasuk dalam jenis hukum pembatasan keanekaragaman, yaitu. memberlakukan pembatasan aktivitas manusia untuk mengubah alam.

hukum bumerang: segala sesuatu yang diambil dari biosfer oleh tenaga manusia harus dikembalikan ke sana.

Hukum biosfer yang tak tergantikan: biosfer tidak dapat digantikan oleh lingkungan buatan, seperti halnya, katakanlah, jenis kehidupan baru tidak dapat diciptakan. Seseorang tidak dapat membangun mesin gerak abadi, sedangkan biosfer praktis adalah mesin gerak "abadi".

Hukum kulit berkerikil: potensi sumber daya alam global awal terus terkuras dalam perjalanan perkembangan sejarah. Ini mengikuti dari fakta bahwa saat ini tidak ada sumber daya baru yang secara fundamental dapat muncul. Untuk kehidupan setiap orang, dibutuhkan 200 ton zat padat per tahun, yang ia, dengan bantuan 800 ton air dan rata-rata 1000 W energi, berubah menjadi produk yang berguna untuk dirinya sendiri. Semua manusia ini mengambil dari apa yang sudah ada di alam.

Prinsip keterpencilan acara: keturunan akan datang dengan sesuatu untuk mencegah kemungkinan konsekuensi negatif. Pertanyaan tentang seberapa besar hukum ekologi dapat ditransfer ke hubungan manusia dengan lingkungan tetap terbuka, karena manusia berbeda dari semua spesies lainnya. Misalnya, pada sebagian besar spesies, laju pertumbuhan populasi menurun dengan meningkatnya kepadatan populasi; pada manusia, sebaliknya, pertumbuhan penduduk dalam hal ini semakin cepat. Beberapa mekanisme pengaturan alam tidak ada pada manusia, dan ini dapat berfungsi sebagai alasan tambahan untuk optimisme teknologi pada beberapa orang, dan bagi pesimis lingkungan untuk bersaksi tentang bahaya bencana semacam itu, yang tidak mungkin terjadi pada spesies lain.

Hukum dasar dan prinsip ekologi

Tugas ekologi adalah mencari hukum yang menjelaskan interaksi organisme dan lingkungan.

(Apa yang dimaksud dengan faktor lingkungan? Kelompok faktor lingkungan apa yang Anda ketahui?)

Organisme hidup dalam kondisi alami secara bersamaan terkena pengaruh bukan hanya satu, tetapi banyak faktor lingkungan - baik biotik maupun abiotik. Setiap faktor lingkungan bersifat dinamis, dapat berubah dalam ruang dan waktu. Namun, setiap organisme hidup membutuhkan tingkat, jumlah (dosis) faktor lingkungan yang ditentukan secara ketat, serta batas fluktuasi tertentu. Jika rezim semua faktor lingkungan sesuai dengan persyaratan yang ditetapkan secara turun-temurun dari organisme (yaitu, genotipenya), maka ia dapat bertahan hidup dan menghasilkan keturunan yang layak.

Jadi tanaman membutuhkan sejumlah besar kelembaban, nutrisi (nitrogen, fosfor, kalium), tetapi persyaratan untuk zat lain, seperti boron atau molibdenum, ditentukan oleh jumlah yang dapat diabaikan. Namun, kekurangan atau ketidakhadiran zat apa pun (baik makro dan mikro) berdampak negatif pada keadaan tubuh, bahkan jika semua yang lain hadir dalam jumlah yang diperlukan.

Hukum Minimum

Secara historis, yang pertama untuk ekologi adalah hukum yang menetapkan ketergantungan sistem kehidupan pada faktor-faktor yang membatasi perkembangannya (yang disebut faktor pembatas).

Konsep faktor pembatas diperkenalkan pada tahun 1840 oleh ahli kimia dan fisiologi pertanian Jerman Justus Liebig (1803-1873). Mempelajari pengaruh kandungan berbagai unsur kimia dalam tanah terhadap pertumbuhan tanaman, ia merumuskan aturan: "Panen (produksi) tergantung pada faktor yang minimal." Aturan ini dikenal sebagai hukum minimum Liebig.

Sebagai ilustrasi visual dari hukum minimum Liebig, sering digambarkan sebuah tong, di mana papan-papan yang membentuk permukaan samping memiliki ketinggian yang berbeda. Panjang papan terpendek menentukan tingkat di mana laras dapat diisi dengan air. Oleh karena itu, panjang papan ini menjadi faktor pembatas jumlah air yang dapat dituangkan ke dalam tong. Panjang papan lainnya tidak lagi penting.

Mari kita menganalisis hukum minimum pada contoh-contoh spesifik. Tanah mengandung semua unsur nutrisi mineral yang diperlukan untuk jenis tanaman ini, kecuali salah satunya, seperti seng. Pertumbuhan tanaman di tanah seperti itu akan sangat terhambat atau bahkan tidak mungkin. Jika jumlah seng yang tepat ditambahkan ke tanah, ini akan mengarah pada peningkatan pertumbuhan tanaman. Tetapi jika kita memasukkan zat kimia lain (misalnya kalium, nitrogen, fosfor) dan seng masih kurang, itu tidak akan berpengaruh.

Pada tahun 1908, ahli iklim Voeikov menggunakan hukum minimum dalam kaitannya dengan faktor iklim, dan pada tahun 1936 ahli geografi Gepner dalam bidang zoogeografi. Hukum minimum Liebig berlaku untuk semua faktor abiotik dan biotik yang mempengaruhi tubuh.

Dengan demikian, hukum minimum ini tidak hanya berlaku untuk tumbuhan, tetapi juga untuk semua makhluk hidup, termasuk manusia. Diketahui bahwa dalam beberapa kasus kekurangan unsur apa pun dalam tubuh harus dikompensasi dengan penggunaan air mineral atau vitamin.

(Contoh. Kebutuhan harian minimum yodium untuk orang dewasa, menurut WHO, adalah 150-200 mcg. Yodium adalah bagian dari hormon tiroid dan sangat penting bagi tubuh kita untuk banyak proses fisiologis:

Pembentukan dan fungsi normal otak,

Perkembangan kecerdasan yang tinggi,

fungsi tiroid normal,

Pertumbuhan dan perkembangan normal anak,

Kehidupan penuh sebagai orang dewasa dan prokreasi,

Perjalanan normal kehamilan dan persalinan, perkembangan normal janin dan bayi baru lahir,

Memperlambat perkembangan aterosklerosis dan penuaan tubuh, untuk memperpanjang masa muda dan mencegah penuaan dini, untuk menjaga pikiran yang jernih dan memori yang baik selama bertahun-tahun.)

Dalam pandangan modern, hukum minimum mengatakan: “Mendekati nilai minimum yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan organisme, faktor lingkungan menjadi pembatas, yaitu. membatasi kemampuan organisme untuk bertahan hidup.

Paling lengkap dan dalam bentuk paling umum, kompleksitas pengaruh faktor lingkungan pada tubuh mencerminkan hukum toleransi W. Shelford.

Hukum Toleransi

Konsep pengaruh yang membatasi maksimum bersama dengan minimum diperkenalkan oleh ilmuwan Amerika Shelford pada tahun 1913, yang merumuskan hukum toleransi. Toleransi (dari bahasa Latin tolerantia) - berarti stabilitas, kesabaran.

Hukum toleransi - faktor pembatas untuk kemakmuran suatu organisme (spesies) dapat berupa faktor lingkungan minimum dan maksimum, kisaran antara yang menentukan jumlah daya tahan - toleransi organisme terhadap faktor ini.

Mengenai aksi satu faktor, hukum ini dapat diilustrasikan sebagai berikut: organisme tertentu dapat hidup pada suhu dari -5 hingga +25 derajat Celcius, yaitu. kisaran toleransinya terletak dalam suhu ini. Seperti suhu, ada faktor pembatas lainnya.

Lewat sini, Faktor lingkungan pembatas harus disebut faktor yang membatasi perkembangan organisme karena kekurangan atau kelebihan dibandingkan dengan kebutuhan (nilai optimal). Optimal adalah jumlah faktor lingkungan di mana intensitas aktivitas vital organisme maksimum.

Akibatnya, organisme dicirikan oleh ekologi minimum dan maksimum. Terlalu banyak hal yang baik juga buruk. Rentang antara kedua nilai tersebut merupakan batas toleransi, dimana tubuh secara normal merespon pengaruh lingkungan. Semakin luas amplitudo fluktuasi faktor, di mana organisme dapat tetap hidup, semakin tinggi stabilitasnya, yaitu toleransi terhadap satu atau lain faktor.

Organisme memiliki batas toleransi tertentu yang diwarisi dari nenek moyangnya dan diturunkan kepada keturunannya, dan jika faktor tersebut melampaui batas (atas atau bawah), maka tingkat faktor tersebut tidak sesuai dengan kehidupan.

Hal ini dapat ditunjukkan pada model grafis sederhana. Nilai faktor diplot pada sumbu horizontal, sedangkan karakteristik keadaan hidup diplot pada sumbu vertikal.

Pada tingkat tertentu, faktor tersebut tidak secara negatif mempengaruhi keadaan kesehatan tubuh, yaitu. level optimal (UFopt), dan pada sumbu vertikal level ini akan sesuai dengan kondisi hidup optimal (LSopt). Jelas bahwa jika faktor tersebut mulai menyimpang ke satu arah atau lainnya dari UVopt, maka keadaan tubuh akan memburuk. Hal ini ditunjukkan dalam bentuk kurva keadaan vital, yang secara bertahap menurun dan akhirnya mencapai sumbu horizontal, yang berarti bahwa tingkat faktor tidak sesuai dengan kehidupan (titik UVlet), yang berarti tingkat mematikan.

Bagi organisme, tidak hanya amplitudo aktual fluktuasi faktor lingkungan yang penting, tetapi juga kecepatan perubahan faktor tersebut. Eksperimen diketahui ketika, dengan penurunan tajam suhu udara dari +15 menjadi -20 ° C, ulat beberapa kupu-kupu mati, dan dengan pendinginan bertahap yang lambat, mereka dapat hidup kembali setelah suhu yang jauh lebih rendah.

Harus diingat bahwa organisme individu dan populasinya secara bersamaan dipengaruhi oleh banyak faktor yang menciptakan serangkaian kondisi di mana organisme tertentu dapat hidup. Beberapa faktor dapat meningkatkan atau melemahkan efek dari faktor lain. Misalnya, pada suhu optimal, daya tahan organisme terhadap kekurangan air dan makanan meningkat. Pada gilirannya, kelimpahan makanan meningkatkan ketahanan organisme terhadap kondisi iklim yang merugikan. Artinya, kisaran toleransi tubuh tidak tetap konstan, sifat tindakan faktor lingkungan dalam kondisi tertentu dapat berubah, mis. mungkin atau mungkin tidak membatasi.

eurybion(dari Orang yunani- "lebar" dan Orang yunani- "hidup") - organisme yang dapat eksis dalam berbagai kondisi lingkungan alami dan tahan terhadap perubahan signifikannya.

Misalnya, hewan yang tinggal di daerah dengan iklim kontinental mampu mentolerir fluktuasi musiman yang signifikan dalam suhu, kelembaban dan faktor alam lainnya. Penduduk daerah pesisir secara teratur terkena fluktuasi suhu dan salinitas air di sekitarnya, serta drainase.

Organisme Eurybion, sebagai suatu peraturan, memiliki mekanisme morfofisiologis yang memungkinkan mereka untuk mempertahankan keteguhan lingkungan internal mereka bahkan dengan fluktuasi tajam dalam kondisi lingkungan.

Beberapa kesimpulan mengikuti hukum toleransi, yang penting untuk menjelaskan alasan penyebaran dan kelangsungan hidup organisme (Odum, 1986):

Organisme mungkin memiliki rentang toleransi yang luas untuk satu faktor dan rentang yang sempit untuk faktor lainnya;

Organisme dengan kisaran toleransi yang luas untuk semua faktor adalah yang terdistribusi paling luas;

Jika tingkat satu faktor lingkungan berada di luar kisaran toleransi, maka kisaran toleransi untuk faktor lingkungan lainnya juga dapat berubah (misalnya, dengan konsentrasi nitrogen yang rendah di dalam tanah, tanaman mengkonsumsi lebih banyak air untuk mencegah layu);

Relung ekologi suatu organisme

Untuk mendefinisikan konsep ekologi yang penting ini, perlu untuk mempertimbangkan beberapa contoh spesifik. Banyak spesies mamalia dan burung, bahkan dekat asalnya dalam klasifikasi sistematis, hidup di tempat yang berbeda. Misalnya, ayam hutan putih hidup di tundra, dan "kerabat" dekatnya - ayam hutan gunung - adalah penghuni stepa dan kaki bukit di Asia Tengah. Untuk beruang coklat, habitat biasanya adalah taiga, dan beruang kutub hidup di pulau-pulau di Samudra Arktik.

Mari kita ingat apa yang semua orang tahu burung hutan, pelatuk, kukuk, belibis hitam, goshawk. Masing-masing dari mereka memiliki persyaratan yang berbeda untuk sumber makanan (faktor), dan di samping itu, masing-masing memiliki tempat bersarang yang spesifik di hutan yang sama, tergantung pada persyaratan untuk faktor abiotik. Jadi belibis hitam membangun sarangnya langsung di tanah, burung pelatuk bersarang di lubang pohon, sarang pemangsa terletak di bagian atas mahkota pohon tertinggi, dan kukuk tidak membangun sarang sama sekali dan tidak menetaskan anak ayam, menggunakan sarang orang lain.

Setiap nyonya rumah sangat menyadari bahwa tanaman dalam ruangan yang berbeda membutuhkan rezim penyiraman yang berbeda, tanah, pencahayaan yang berbeda. Beberapa tanaman mentolerir fluktuasi faktor yang luas, sementara yang lain tidak.

Jika kita meringkas semua contoh di atas, menjadi jelas bahwa setiap organisme tumbuhan atau hewan memiliki persyaratan spesifiknya sendiri untuk faktor lingkungan yang diwarisi dari nenek moyang, yaitu. batas toleransi. Organisme dapat bertahan hidup, berkembang, bereproduksi hanya jika banyak faktor lingkungan tidak membatasi mereka.

Lewat sini, Relung ekologi adalah kombinasi dari semua faktor lingkungan di mana suatu spesies dapat eksis di alam dan aktivitas pembentuk lingkungannya.

Artinya, tidak hanya ruang fisik yang ditempati oleh organisme, tetapi juga peran fungsionalnya dalam komunitas (posisi dalam rantai makanan), dan tempatnya relatif terhadap faktor eksternal.

Konsep ceruk ekologis dikaitkan Prinsip pengecualian gause(Prinsip Voltaire-Gause) atau hukum pengecualian kompetitif yang terdengar seperti ini, dua spesies tidak dapat eksis di lokasi yang sama jika kebutuhan ekologis mereka identik, yaitu. jika mereka menempati ceruk ekologis yang sama. Sehubungan dengan prinsip ini, setiap dua spesies dengan kebutuhan ekologi yang identik dipisahkan dalam ruang dan/atau waktu (mereka hidup di biotop yang berbeda, lapisan hutan, ada yang nokturnal, ada yang diurnal). Dengan peluang yang sangat terbatas untuk pemisahan ruang-waktu, salah satu spesies mengembangkan ceruk ekologis baru atau menghilang. Prinsip ini dirumuskan pada tahun 1926 oleh W. Volterra dan dibuktikan secara eksperimental pada tahun 1931-1935. ilmuwan dalam negeri G.Gause.

Karakteristik ceruk ekologis:

2. Tumpang tindih ceruk ini dengan tetangga

Lebar ceruk ekologis- parameter relatif, yang diperkirakan dengan membandingkan lebar relung ekologi spesies lain.

Eurybion umumnya memiliki relung ekologi yang lebih luas daripada stenobion. Namun, relung ekologi yang sama dapat memiliki lebar yang berbeda dalam arah yang berbeda: misalnya, dalam hal distribusi spasial, koneksi makanan, dll.

Meliputi ceruk ekologi terjadi ketika spesies yang berbeda hidup bersama menggunakan sumber daya yang sama. Tumpang tindih dapat total atau sebagian, menurut satu atau lebih parameter relung ekologi.

Jika relung ekologis satu spesies mencakup relung ekologis spesies lain (Gbr. 1), maka persaingan yang ketat muncul, pesaing dominan akan mendorong saingannya ke pinggiran zona kebugaran.

Jika relung ekologi tumpang tindih sebagian (Gbr. 2), maka koeksistensi mereka dimungkinkan karena adanya adaptasi spesifik untuk setiap spesies.

Jika relung ekologi organisme dari dua spesies sangat berbeda satu sama lain, maka spesies yang memiliki habitat yang sama tidak bersaing satu sama lain (Gbr. 3).

Persaingan memiliki konsekuensi lingkungan yang penting. Di alam, individu dari setiap spesies secara bersamaan mengalami kompetisi interspesifik dan intraspesifik. Interspesifik dalam konsekuensinya berlawanan dengan intraspesifik, karena mempersempit area habitat dan kuantitas dan kualitas sumber daya lingkungan yang diperlukan.

Kompetisi intraspesifik mempromosikan distribusi teritorial spesies, yaitu perluasan relung ekologi spasial. Hasil akhirnya adalah rasio kompetisi interspesifik dan intraspesifik. Jika persaingan antarspesies lebih besar, maka kisaran spesies tertentu menurun ke wilayah dengan kondisi optimal dan, pada saat yang sama, spesialisasi spesies meningkat.

Sejumlah hukum penting lainnya untuk ekologi.

Prinsip Ollie (diformulasikan oleh ilmuwan Amerika W. Ollie pada tahun 1931) - prinsip agregasi individu, menggeneralisasi nilai batas ukuran populasi. Agregasi (akumulasi) individu, sebagai suatu peraturan, mengintensifkan persaingan di antara mereka untuk sumber makanan dan ruang hidup, tetapi mengarah pada peningkatan kemampuan kelompok secara keseluruhan untuk bertahan hidup. Dengan demikian, kepadatan keseluruhan di mana pertumbuhan populasi dan kelangsungan hidup yang optimal diamati bervariasi dengan spesies dan kondisi, sehingga baik "kurang populasi" dan "kelebihan populasi" dapat berfungsi sebagai faktor pembatas lingkungan. Prinsip Ollie mendikte, misalnya, perlunya kerapatan tanam, terutama di lahan yang ditumbuhi rumput liar.

Hukum evolusi yang tidak dapat diubah. Ahli paleontologi Belgia Louis Dolot merumuskan pada tahun 1893 posisi umum bahwa evolusi adalah proses yang tidak dapat diubah. Posisi ini kemudian berulang kali dikonfirmasi dan menerima nama Hukum Dollo.

Suatu organisme (populasi, spesies) tidak dapat kembali, setidaknya sebagian, ke keadaan sebelumnya yang telah diwujudkan dalam rangkaian nenek moyangnya, bahkan setelah kembali ke habitatnya. Dengan demikian, cetacea yang secara sekunder beradaptasi dengan kehidupan di air telah mempertahankan semua fitur mamalia, hanya memperoleh kemiripan eksternal, dan bukan fungsional, dengan nenek moyang ikan mereka.

Rakyat Biasa yang Sah.

Ilmuwan Amerika terkemuka Barry Commoner pada tahun 1974 menggeneralisasi sifat sistemik dalam ekologi dalam bentuk empat hukum yang disebut "orang biasa", yang saat ini diberikan di hampir semua manual tentang ekologi dan dapat disebut hukum ekologi. Ketaatan mereka adalah prasyarat untuk setiap aktivitas manusia di alam. Hukum-hukum ini adalah konsekuensi dari prinsip-prinsip dasar teori umum kehidupan

hukum pertama « Semuanya terhubung dengan segalanya". Dari sini dapat disimpulkan bahwa pengaruh pada setiap sistem alam di Bumi menyebabkan sejumlah efek, perkembangan optimal yang sulit untuk diramalkan. Ini memperingatkan seseorang terhadap dampak ruam pada bagian ekosistem tertentu, yang dapat menyebabkan konsekuensi yang tidak terduga. Biosfer adalah rumah kita bersama. Tidak ada kebahagiaan ekologis di satu negara, dengan polusi laut, efek rumah kaca, "lubang" ozon, dll. seluruh masyarakat harus berjuang.

Hukum kedua « Semuanya harus pergi ke suatu tempat." mengikuti hukum dasar kekekalan materi. Seseorang hidup dalam ruang tertutup, oleh karena itu segala sesuatu yang diciptakan dan segala sesuatu yang diambil dari alam dikembalikan kepadanya dengan cara tertentu. Sejumlah besar zat diekstraksi dari Bumi, diubah menjadi senyawa baru dan tersebar di lingkungan tanpa memperhatikan fakta bahwa "semuanya pergi ke suatu tempat." Dan sebagai hasilnya, sejumlah besar zat menumpuk di tempat yang secara alami tidak seharusnya berada.

hukum ketiga « Alam tahu yang terbaik" hasil dari fakta bahwa "struktur organisme makhluk hidup saat ini atau organisme ekosistem alam modern adalah yang terbaik dalam arti bahwa mereka dipilih dengan cermat dari opsi yang gagal dalam proses evolusi dan bahwa opsi baru apa pun kemungkinan besar akan terjadi. lebih buruk dari yang sekarang." Manusia harus menjaga keseimbangan ekologi biosfer tanpa berusaha menjadi lebih pintar dari alam. Tanpa pengetahuan yang akurat tentang konsekuensi dari transformasi lingkungan alam, tidak ada "perbaikan" yang diperbolehkan.

Hukum keempat "Tidak ada yang datang secara gratis" menurut Commoner, menggabungkan tiga hukum sebelumnya, karena biosfer sebagai ekosistem global adalah satu kesatuan, di mana tidak ada yang bisa menang atau kalah dan yang tidak bisa menjadi objek perbaikan umum; segala sesuatu yang telah diambil darinya oleh tenaga manusia harus diganti. Pembayaran atas tagihan ini tidak dapat dihindari; itu hanya bisa ditunda.

Aturan alam. Kami telah mengatakan bahwa semua hukum ekologi berlaku untuk seseorang pada tingkat yang sama seperti untuk organisme lain. Dan manusia (mamalia dari ordo primata) dalam proses evolusi memperoleh miliknya sendiri, hanya persyaratan bawaannya untuk faktor lingkungan, yaitu. memiliki ceruk ekologisnya sendiri. Semua mewakili banyak dari persyaratan ini: toleransi terhadap suhu, tekanan, bahan makanan. Persyaratan ini relatif sempit: pada kenyataannya, seseorang hanya dapat bertahan hidup di darat, dan di sabuk khatulistiwa, pada ketinggian yang relatif rendah (hingga 4 km) di atas permukaan laut.

Persyaratan kami untuk faktor lingkungan adalah sama dalam semua kondisi: di bawah air, di luar angkasa, di fasilitas produksi. Namun, manusia menguasai kondisi apa pun. Untuk melakukan ini, ia diizinkan oleh pikiran, berkat itu ia dapat meniru ceruk ekologisnya. Di pesawat ruang angkasa atau kapal selam, banyak peralatan mempertahankan kondisi yang sesuai untuk manusia, di lintang tinggi dan menengah persyaratan suhu dipastikan dengan pemanasan dan pakaian, dan kebersihan udara di bengkel dipastikan dengan sistem pembersihan.

Jadi, terlepas dari kenyataan bahwa manusia telah menguasai hampir seluruh wilayah planet dan ruang dekat Bumi, ceruk ekologisnya tetap tidak berubah, dan kami akan meneruskan persyaratan kami untuk faktor lingkungan kepada keturunan kami.

Dari sini kita dapat merumuskan aturan pengelolaan alam: untuk melestarikan kehidupan dan kemakmuran manusia dan semua organisme hidup lain yang menghuni planet ini berarti melestarikan relung ekologi dan kompleks alam (sistem) di mana mereka berada.

Hukum ekologi lainnya

ATURAN ALLEN, aturan (ditetapkan oleh J. Allen, 1877), menurut Krom, bagian tubuh hewan berdarah panas yang menonjol (kaki, ekor, telinga, dll.) meningkat relatif saat Anda bergerak dari utara ke selatan dalam kisaran satu spesies. Fenomena tersebut mengikuti prinsip penurunan perpindahan panas dengan pengurangan rasio permukaan tubuh terhadap volume. Menurut P.A., hewan berdarah panas yang hidup di daerah beriklim dingin membutuhkan bagian tubuh yang menonjol kuat agar pendek, sedangkan hewan yang hidup di daerah beriklim hangat, sebaliknya, bagian tubuh yang menonjol kuat memberikan manfaat tertentu. Misalnya, rubah kutub memiliki moncong, kaki, dan ekor yang lebih pendek daripada rubah beriklim sedang. P.A. adalah kasus khusus dari aturan Bergmann

ATURAN BERGMAN Aturan Bergman- aturan ekogeografis, dirumuskan pada tahun 1847 oleh ahli biologi Jerman Carl Bergmann. Aturan mengatakan bahwa di antara bentuk-bentuk hewan homoiothermic (berdarah panas) yang serupa, yang terbesar adalah mereka yang hidup di iklim yang lebih dingin - di lintang tinggi atau di pegunungan. Jika ada spesies yang berkerabat dekat (misalnya, spesies dari genus yang sama) yang tidak berbeda secara signifikan dalam pola makan dan gaya hidupnya, maka spesies yang lebih besar juga muncul di iklim yang lebih parah (dingin). .

Aturan ini didasarkan pada asumsi bahwa produksi panas total pada spesies endotermik tergantung pada volume tubuh, dan laju perpindahan panas tergantung pada luas permukaannya. Dengan peningkatan ukuran organisme, volume tubuh tumbuh lebih cepat daripada permukaannya.

Sebagai contoh, Bentuk harimau amur Dengan Timur Jauh lebih besar orang sumatera dari Indonesia. Subspesies utara serigala rata-rata lebih besar dari yang selatan. Di antara spesies genus yang terkait erat beruang yang terbesar hidup di garis lintang utara (beruang kutub, beruang coklat dari Pulau Kodiak), dan spesies terkecil (misalnya, beruang berkacamata) di daerah dengan iklim hangat.

Strategi kelangsungan hidup ekologi.

Strategi Kelangsungan Hidup Ekologis- keinginan organisme untuk bertahan hidup. Strategi koping ekologis banyak. Misalnya, pada tahun 1930-an A. G. Romensky (1938) membedakan di antara tanaman tiga jenis utama strategi bertahan hidup yang bertujuan untuk meningkatkan kemungkinan bertahan hidup dan meninggalkan keturunan: kekerasan, pasien, dan penghabisan.

kekerasan(siloviki) - menekan semua pesaing, misalnya, pohon yang membentuk hutan primer.

pasien- spesies yang dapat bertahan hidup dalam kondisi buruk ("pencinta naungan", "pencinta garam", dll.)

Eksplisit(pengisian) - spesies yang dapat dengan cepat muncul di tempat masyarakat adat terganggu - di areal tebangan dan terbakar (aspens), di perairan dangkal, dll.

Jelas bahwa setiap organisme mengalami kombinasi seleksi-r dan K, tetapi seleksi-r berlaku pada tahap awal perkembangan populasi, dan seleksi-K sudah menjadi karakteristik sistem yang stabil. Tapi tetap saja, individu yang ditinggalkan oleh seleksi harus memiliki fekunditas yang cukup tinggi dan kemampuan yang cukup berkembang untuk bertahan hidup di hadapan persaingan dan "tekanan" pemangsa. Kompetisi pemilihan r- dan K memungkinkan untuk memilih berbagai jenis strategi dan memberi peringkat spesies sesuai dengan nilai dan K mereka dalam kelompok organisme mana pun.

TOPIK 2. HUKUM DASAR DAN PRINSIP LINGKUNGAN

Tugas ekologi, seperti ilmu lainnya, adalah mencari hukum fungsi dan perkembangan area realitas tertentu. Secara historis, yang pertama untuk ekologi adalah hukum yang menetapkan ketergantungan sistem kehidupan pada faktor-faktor yang membatasi perkembangannya (yang disebut faktor pembatas).

2.1. Hukum Minimum

J. Liebig pada tahun 1840 menemukan bahwa hasil biji-bijian seringkali tidak dibatasi oleh unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah besar, tetapi oleh unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah kecil, tetapi langka di dalam tanah. Hukum yang dia rumuskan berbunyi: "Substansi, yang minimal, mengontrol tanaman dan menentukan besarnya dan stabilitas yang terakhir dalam waktu." Selanjutnya, sejumlah faktor lain ditambahkan ke nutrisi, seperti suhu.

Operasi hukum ini dibatasi oleh dua prinsip. Pertama, hukum Liebig hanya dapat diterapkan dalam kondisi mapan. Formulasi yang lebih tepat: "dalam keadaan stasioner, zat pembatas akan menjadi zat yang jumlahnya tersedia paling dekat dengan minimum yang diperlukan." Prinsip kedua menyangkut interaksi faktor-faktor. Konsentrasi tinggi atau ketersediaan zat tertentu dapat mengubah asupan nutrisi minimal. Tubuh terkadang mengganti satu zat yang kurang dengan zat lain yang tersedia secara berlebihan.

Hukum berikut dirumuskan dalam ekologi itu sendiri dan menggeneralisasi hukum minimum.

2.2. Hukum Toleransi

Ini dirumuskan sebagai berikut: tidak adanya atau ketidakmungkinan mengembangkan ekosistem ditentukan tidak hanya oleh kekurangan, tetapi juga oleh kelebihan salah satu faktor (panas, cahaya, air). Akibatnya, organisme dicirikan oleh ekologi minimum dan maksimum. Terlalu banyak hal yang baik juga buruk. Rentang antara kedua nilai tersebut merupakan batas toleransi, dimana tubuh secara normal merespon pengaruh lingkungan. Hukum toleransi diusulkan oleh W. Shelford pada tahun 1913. Kami dapat merumuskan sejumlah proposal yang melengkapinya:

1. Organisme dapat memiliki rentang toleransi yang luas untuk satu faktor dan rentang yang sempit untuk faktor lainnya.

2. Organisme dengan kisaran toleransi yang luas terhadap semua faktor biasanya paling banyak tersebar.

3. Jika kondisi salah satu faktor ekologis tidak optimal untuk spesies tersebut, maka kisaran toleransi terhadap faktor lingkungan lainnya dapat menyempit.

4. Di alam, organisme sangat sering berada dalam kondisi yang tidak sesuai dengan nilai optimal dari satu atau lain faktor, yang ditentukan di laboratorium.

5. Musim kawin biasanya kritis; selama periode ini, banyak faktor lingkungan seringkali menjadi pembatas.

Organisme hidup mengubah kondisi lingkungan untuk melemahkan pengaruh pembatas faktor fisik. Spesies dengan penyebaran geografis yang luas membentuk populasi yang disesuaikan dengan kondisi lokal, yang disebut ekotipe. Optima dan batas toleransinya sesuai dengan kondisi lokal. Tergantung pada apakah ekotipe ditetapkan secara genetik, seseorang dapat berbicara tentang pembentukan ras genetik atau aklimatisasi fisiologis sederhana.

2.3. Konsep umum faktor pembatas

Faktor terpenting di darat adalah cahaya, suhu, dan air (curah hujan), sedangkan di laut, cahaya, suhu, dan salinitas. Kondisi fisik dari keberadaan ini dapat membatasi dan bermanfaat. Semua faktor lingkungan bergantung satu sama lain dan bertindak bersama-sama.

Faktor pembatas lainnya termasuk gas atmosfer (karbon dioksida, oksigen) dan garam biogenik. Merumuskan "hukum minimum", Liebig memikirkan efek pembatas dari unsur-unsur kimia vital yang ada di lingkungan dalam jumlah kecil dan tidak stabil. Mereka disebut elemen jejak dan termasuk besi, tembaga, seng, boron, silikon, molibdenum, klorin, vanadium, kobalt, yodium, natrium. Banyak elemen, seperti vitamin, bertindak sebagai katalis. Fosfor, kalium, kalsium, belerang, magnesium, yang dibutuhkan oleh organisme dalam jumlah besar, disebut makronutrien.

Faktor pembatas penting dalam kondisi modern adalah pencemaran lingkungan. Itu terjadi sebagai akibat dari pengenalan ke dalam lingkungan zat yang tidak ada di dalamnya (logam, bahan kimia baru yang disintesis) dan yang tidak terurai sama sekali, atau yang ada di biosfer (misalnya, karbon dioksida), tetapi diperkenalkan dalam jumlah yang terlalu besar yang tidak memungkinkan untuk diproses secara alami. Secara kiasan, polutan adalah sumber daya di tempat yang salah. Pencemaran menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan dalam karakteristik fisik, kimia dan biologi lingkungan, yang memiliki efek buruk pada ekosistem dan manusia. Harga polusi adalah kesehatan, harga, dalam arti harfiah, biaya pemulihannya. Polusi meningkat baik sebagai akibat dari pertumbuhan penduduk dan kebutuhannya, dan sebagai akibat dari penggunaan teknologi baru yang melayani kebutuhan ini. Ini adalah kimia, termal, kebisingan.

Faktor pembatas utama, menurut J. Odum, adalah ukuran dan kualitas "oikos", atau "tempat tinggal alami" kita, dan bukan hanya jumlah kalori yang dapat dikeluarkan dari bumi. Lanskap tidak hanya gudang, tetapi juga rumah tempat kita tinggal. “Tujuannya harus menjaga setidaknya sepertiga dari semua lahan sebagai ruang terbuka yang dilindungi. Ini berarti sepertiga dari seluruh habitat kita harus berupa taman nasional atau lokal, cagar alam, area hijau, area hutan belantara, dll.” (Yu. Odum. Dasar-dasar ... hal. 541). Pembatasan penggunaan lahan dianalogikan dengan mekanisme pengaturan alami yang disebut perilaku teritorial. Banyak spesies hewan menggunakan mekanisme ini untuk menghindari kepadatan dan stres yang ditimbulkannya.

Wilayah yang dibutuhkan oleh satu orang, menurut berbagai perkiraan, berkisar antara 1 hingga 5 hektar. Yang kedua dari angka-angka ini melebihi luas yang sekarang jatuh pada salah satu penghuni Bumi. Kepadatan penduduk mendekati satu orang per 2 hektar lahan. Hanya 24% dari tanah yang cocok untuk pertanian. “Sementara lahan hanya 0,12 hektar dapat menyediakan kalori yang cukup untuk mendukung keberadaan satu orang, sekitar 0,6 hektar per orang diperlukan untuk diet bergizi dengan banyak daging, buah-buahan dan sayuran hijau. Selain itu, dibutuhkan sekitar 0,4 hektar untuk produksi berbagai jenis serat (kertas, kayu, kapas) dan 0,2 hektar lagi untuk jalan, bandara, gedung, dll.” (Yu. Odum. Dasar-dasar ... hal. 539). Oleh karena itu konsep "miliar emas", yang menurutnya populasi optimal adalah 1 miliar orang, dan oleh karena itu, sudah ada sekitar 5 miliar "orang tambahan". Manusia, untuk pertama kalinya dalam sejarahnya, menghadapi batasan daripada batasan lokal.

Mengatasi faktor pembatas membutuhkan pengeluaran materi dan energi yang besar. Menggandakan hasil membutuhkan peningkatan sepuluh kali lipat dalam jumlah pupuk, pestisida, dan listrik (hewan atau mesin).

Ukuran populasi juga merupakan faktor pembatas. Ini diringkas dalam prinsip Ollie: "tingkat agregasi (serta kepadatan keseluruhan) di mana pertumbuhan populasi yang optimal dan kelangsungan hidup diamati bervariasi dengan spesies dan kondisi, sehingga baik 'kurangnya populasi' (atau kurangnya agregasi) dan kelebihan populasi mungkin memiliki membatasi efek. Beberapa ahli ekologi percaya bahwa prinsip Ollie berlaku untuk manusia juga. Jika demikian, maka ada kebutuhan untuk menentukan ukuran maksimum kota yang berkembang pesat saat ini.

2.4. Hukum pengecualian kompetitif

Hukum ini dirumuskan sebagai berikut: dua spesies yang menempati relung ekologi yang sama tidak dapat hidup berdampingan di satu tempat untuk waktu yang tidak terbatas. Spesies mana yang menang tergantung pada kondisi eksternal. Dalam kondisi yang sama, semua orang bisa menang. Sebuah keadaan penting untuk kemenangan adalah tingkat pertumbuhan penduduk. Ketidakmampuan suatu spesies untuk kompetisi biotik menyebabkan perpindahan dan kebutuhan untuk beradaptasi dengan kondisi dan faktor yang lebih sulit.

Hukum pengecualian kompetitif juga dapat bekerja dalam masyarakat manusia. Keunikan tindakannya saat ini adalah bahwa peradaban tidak dapat bubar. Mereka tidak punya tempat untuk meninggalkan wilayah mereka, karena di biosfer tidak ada ruang bebas untuk menetap dan tidak ada kelebihan sumber daya, yang mengarah pada kejengkelan perjuangan dengan semua konsekuensi berikutnya. Kita dapat berbicara tentang persaingan ekologis antar negara dan bahkan perang ekologis atau perang yang disebabkan oleh alasan ekologis. Pada suatu waktu, Hitler membenarkan kebijakan agresif Nazi Jerman dengan perjuangan untuk ruang hidup. Sumber daya minyak, batu bara, dll penting bahkan saat itu. Mereka akan memiliki bobot yang lebih besar di abad ke-21. Selain itu, kebutuhan akan wilayah untuk pembuangan radioaktif dan limbah lainnya ditambahkan. Perang - panas dan dingin - mengambil dimensi ekologis. Banyak peristiwa dalam sejarah modern, seperti runtuhnya Uni Soviet, dipersepsikan dengan cara baru, jika Anda melihatnya dari perspektif ekologis. Satu peradaban tidak hanya dapat menaklukkan yang lain, tetapi menggunakannya untuk tujuan egois dari sudut pandang ekologis. Ini akan menjadi kolonialisme ekologis. Ini adalah bagaimana isu-isu politik, sosial dan lingkungan saling terkait.

2.5. Hukum dasar ekologi

Salah satu pencapaian utama ekologi adalah penemuan bahwa tidak hanya organisme dan spesies yang berkembang, tetapi juga ekosistem. Urutan komunitas yang menggantikan satu sama lain di area tertentu disebut suksesi. Suksesi terjadi sebagai akibat dari perubahan lingkungan fisik di bawah tindakan masyarakat, yaitu dikendalikan olehnya. Substitusi spesies dalam ekosistem disebabkan oleh fakta bahwa populasi, yang berusaha mengubah lingkungan, menciptakan kondisi yang menguntungkan bagi populasi lain; ini berlanjut sampai tercapai keseimbangan antara komponen biotik dan abiotik. Perkembangan ekosistem dalam banyak hal mirip dengan perkembangan organisme individu dan, pada saat yang sama, mirip dengan perkembangan biosfer secara keseluruhan.

Suksesi dalam arti energik dikaitkan dengan pergeseran mendasar dalam aliran energi menuju peningkatan jumlah energi yang ditujukan untuk mempertahankan sistem. Suksesi terdiri dari tahap pertumbuhan, stabilisasi dan menopause. Mereka dapat dibedakan berdasarkan kriteria produktivitas: pada tahap pertama, produksi tumbuh secara maksimum, pada tahap kedua tetap konstan, pada tahap ketiga menurun menjadi nol ketika sistem menurun.

Yang paling menarik adalah perbedaan antara sistem tumbuh dan sistem dewasa, yang dapat diringkas dalam tabel berikut.

Tabel 1Perbedaan antara tahapan suksesi

Perhatikan hubungan terbalik antara entropi dan informasi, dan fakta bahwa ekosistem berkembang ke arah peningkatan ketahanannya, yang dicapai melalui peningkatan keanekaragaman. Memperluas kesimpulan ini ke seluruh biosfer, kita mendapatkan jawaban atas pertanyaan mengapa 2 juta spesies dibutuhkan. Orang dapat berpikir (seperti yang diyakini sebelum munculnya ekologi) bahwa evolusi mengarah pada penggantian beberapa spesies yang kurang kompleks oleh spesies lain, hingga manusia sebagai mahkota alam. Jenis yang kurang kompleks, setelah memberi jalan kepada yang lebih kompleks, menjadi tidak perlu. Ekologi telah menghancurkan mitos yang nyaman bagi manusia ini. Sekarang jelas mengapa berbahaya, seperti yang dilakukan manusia modern, untuk mengurangi keanekaragaman alam.

Komunitas satu dan bahkan dua spesies sangat tidak stabil. Ketidakstabilan berarti bahwa fluktuasi besar dalam kepadatan penduduk dapat terjadi. Keadaan ini menentukan evolusi ekosistem ke keadaan matang. Pada tahap matang, regulasi umpan balik meningkat, yang bertujuan untuk menjaga stabilitas sistem.

Produktivitas tinggi memberikan keandalan yang rendah - ini adalah rumusan lain dari hukum dasar ekologi, yang mengikuti aturan berikut: "efisiensi optimal selalu kurang dari maksimum." Keanekaragaman, sesuai dengan hukum dasar ekologi, berkaitan langsung dengan keberlanjutan. Namun, belum diketahui sejauh mana hubungan ini bersifat kausal.

Arah evolusi komunitas mengarah pada peningkatan simbiosis, pelestarian zat biogenik, dan peningkatan stabilitas dan kandungan informasi. Strategi keseluruhan "bertujuan untuk mencapai struktur organik yang luas dan beragam mungkin dalam batas-batas yang ditetapkan oleh aliran energi yang tersedia dan kondisi fisik yang ada (tanah, air, iklim, dll.)" (Yu. Odum. Fundamentals ... hal.332).

Strategi ekosistem adalah “perlindungan terbesar”, strategi manusia adalah “produksi maksimum”. Masyarakat berusaha untuk memperoleh hasil maksimal dari wilayah yang dikembangkan dan, untuk mencapai tujuannya, menciptakan ekosistem buatan, dan juga memperlambat perkembangan ekosistem pada tahap awal suksesi, di mana hasil maksimal dapat dipanen. Ekosistem sendiri cenderung berkembang ke arah mencapai stabilitas maksimum. Sistem alami membutuhkan efisiensi rendah untuk mempertahankan keluaran energi maksimum, pertumbuhan yang cepat, dan stabilitas yang tinggi. Dengan membalikkan perkembangan ekosistem dan dengan demikian membawanya ke keadaan tidak stabil, seseorang dipaksa untuk menjaga "keteraturan" dalam sistem, dan biayanya dapat melebihi manfaat yang diperoleh dengan memindahkan ekosistem ke keadaan tidak stabil. Setiap peningkatan efisiensi ekosistem oleh seseorang menyebabkan peningkatan biaya pemeliharaannya, sampai batas tertentu, ketika peningkatan efisiensi lebih lanjut tidak menguntungkan karena peningkatan biaya yang terlalu besar. Dengan demikian, efisiensi ekosistem yang optimal perlu dicapai bukan yang maksimal, sehingga peningkatan produktivitasnya tidak menyebabkan hilangnya stabilitas dan hasilnya dapat dipertanggungjawabkan secara ekonomi.

Dalam ekosistem yang stabil, kehilangan energi yang melewatinya sangat besar. Dan ekosistem yang kehilangan lebih sedikit energi (sistem dengan tingkat trofik yang lebih sedikit) kurang tangguh. Sistem apa yang harus dikembangkan? Perlu untuk menentukan varian optimal di mana ekosistem cukup stabil dan pada saat yang sama kehilangan energi di dalamnya tidak terlalu besar.

Seperti yang ditunjukkan oleh sejarah aktivitas transformasi manusia dan ilmu ekologi, semua opsi ekstrem, sebagai suatu peraturan, bukanlah yang terbaik. Sehubungan dengan padang rumput, baik "penggembalaan berlebihan" (menyebabkan, menurut para ilmuwan, kematian peradaban) dan "penggembalaan yang kurang" pada ternak adalah buruk. Yang terakhir terjadi karena, dengan tidak adanya konsumsi langsung tanaman hidup, detritus dapat terakumulasi lebih cepat daripada diuraikan oleh mikroorganisme, dan ini memperlambat sirkulasi mineral.

Contoh ini cocok untuk pertimbangan yang lebih umum. Dampak manusia terhadap lingkungan alam seringkali disertai dengan penurunan keanekaragaman di alam. Melalui ini, hasil panen yang maksimal dan peningkatan kemungkinan pengelolaan bagian alam ini tercapai. Sesuai dengan hukum keanekaragaman yang perlu dirumuskan dalam sibernetika, umat manusia memiliki dua pilihan untuk meningkatkan kemampuan mengelola lingkungan alam: baik mengurangi keanekaragaman di dalamnya, atau meningkatkan keanekaragaman internalnya (dengan mengembangkan budaya, meningkatkan kualitas mental dan psikosomatis manusia). orang itu sendiri). Cara kedua, tentu saja, lebih disukai. Keanekaragaman di alam adalah sebuah keniscayaan, bukan sekedar bumbu penyedap kehidupan. Kemudahan cara pertama memang menipu, meski banyak digunakan. Pertanyaannya adalah sejauh mana peningkatan kemampuan mengelola ekosistem dengan mengurangi keanekaragaman di alam mengkompensasi penurunan kemampuan ekosistem untuk mengatur diri sendiri. Sekali lagi, harus ditemukan optimal antara kebutuhan pengelolaan saat ini dan kebutuhan menjaga keanekaragaman di lingkungan alam.

Masalah optimalisasi hubungan antara manusia dan lingkungan alam memiliki aspek penting lainnya. Praktik aktivitas manusia yang mengubah alam menegaskan posisi bahwa ada hubungan erat antara perubahan lingkungan alam dan manusia. Oleh karena itu, masalah pengelolaan lingkungan alam dapat dianggap dalam arti tertentu sebagai masalah pengelolaan evolusi biologis manusia melalui perubahan lingkungan alam. Manusia modern dapat mempengaruhi biologinya baik secara genetik (rekayasa genetika) maupun secara ekologis (melalui perubahan lingkungan alam). Adanya keterkaitan antara proses ekologi dan proses evolusi biologis manusia mengharuskan masalah ekologi juga dipertimbangkan dari sudut pandang bagaimana kita ingin melihat manusia masa depan. Area ini sangat menarik bagi para ilmuwan dan penulis fiksi ilmiah, tetapi tidak hanya masalah teknis, tetapi juga masalah sosial dan moral muncul di sini.

Optimasi adalah istilah ilmiah dan teknis. Tetapi apakah mungkin untuk menemukan solusi untuk masalah yang dibahas di atas dalam kerangka ilmu pengetahuan dan teknologi yang eksklusif? Tidak, sains dan teknologi itu sendiri harus memiliki pedoman budaya dan sosial umum, yang dikonkretkan oleh mereka. Dalam memecahkan masalah optimasi, sains dan teknologi adalah sejenis alat, dan sebelum menggunakannya, Anda perlu memutuskan bagaimana dan untuk tujuan apa menggunakannya.

Bahkan kasus yang tampaknya sederhana dalam menghitung opsi optimal untuk menggunakan, katakanlah, sumber daya bergantung pada kriteria pengoptimalan yang digunakan. K. Watt menjelaskan contoh pengoptimalan suatu sistem cekungan air, yang dengannya akan terjadi pengurasan total sumber daya dalam waktu sesingkat mungkin (K. Watt. Ekologi dan pengelolaan sumber daya alam. M., 1971, hlm. 412) . Contoh menunjukkan pentingnya kriteria optimasi. Tetapi yang terakhir tergantung pada prioritas, dan mereka berbeda untuk kelompok sosial yang berbeda. Cukup dapat dimengerti bahwa kriterianya sangat berbeda dalam hal pengoptimalan evolusi biologis manusia itu sendiri (kurang lebih dengan tegas satu kriteria pengoptimalan yang agak kabur dapat disebutkan - pelestarian dan pengembangan biosfer dan ras manusia).

Di alam, seolah-olah ada, kekuatan stratifikasi alami, yang mengarah pada komplikasi ekosistem dan penciptaan keanekaragaman yang semakin besar. Bertindak melawan kekuatan ini mendorong ekosistem kembali. Keanekaragaman tumbuh secara alami, tetapi tidak ada, tetapi terintegrasi. Jika suatu spesies memasuki suatu ekosistem, maka ia dapat merusak stabilitasnya (seperti yang dilakukan manusia sekarang), jika tidak terintegrasi ke dalamnya. Ada analogi yang menarik di sini antara perkembangan ekosistem dan perkembangan organisme dan masyarakat manusia.

2.6. Beberapa hukum dan prinsip lain yang penting bagi ekologi

Di antara hukum-hukum alam, ada hukum-hukum deterministik yang umum dalam sains, yang secara ketat mengatur hubungan antara komponen-komponen ekosistem, tetapi kebanyakan adalah hukum-hukum sebagai kecenderungan yang tidak berlaku dalam semua kasus. Mereka menyerupai, dalam arti, undang-undang hukum, yang tidak menghalangi perkembangan masyarakat jika kadang-kadang dilanggar oleh sejumlah orang tertentu, tetapi menghambat perkembangan normal jika pelanggarannya menjadi besar-besaran. Ada juga kata-kata mutiara hukum yang dapat dikaitkan dengan jenis hukum sebagai pembatasan keragaman:

1. Hukum kemunculan: keseluruhan selalu memiliki sifat-sifat khusus yang tidak dimiliki bagian-bagiannya.

2. Hukum keragaman yang diperlukan: suatu sistem tidak dapat terdiri dari unsur-unsur yang benar-benar identik, tetapi dapat memiliki organisasi hierarkis dan tingkat integratif.

3. Hukum evolusi yang tidak dapat diubah: suatu organisme (populasi, spesies) tidak dapat kembali ke keadaan semula, diwujudkan dalam rangkaian nenek moyangnya.

4. Hukum komplikasi organisasi: sejarah perkembangan organisme hidup mengarah pada komplikasi organisasi mereka melalui diferensiasi organ dan fungsi.

5. Hukum biogenetik (E. Haeckel): ontogeni suatu organisme adalah pengulangan singkat filogenesis spesies tertentu, yaitu, individu dalam perkembangannya mengulangi dalam bentuk singkat perkembangan historis spesiesnya.

6. Hukum perkembangan bagian-bagian sistem yang tidak merata: sistem dengan tingkat hierarki yang sama tidak berkembang secara serempak secara ketat - sementara beberapa mencapai tahap perkembangan yang lebih tinggi, yang lain tetap dalam keadaan kurang berkembang. Hukum ini berhubungan langsung dengan hukum keanekaragaman yang diperlukan.

7. Hukum kekekalan kehidupan: kehidupan hanya dapat eksis dalam proses pergerakan melalui tubuh yang hidup dari aliran zat, energi, informasi.

8. Prinsip menjaga ketertiban (I. Prigogine): dalam sistem terbuka, entropi tidak meningkat, tetapi menurun sampai nilai konstan minimum tercapai, yang selalu lebih besar dari nol.

9. Prinsip Le Chatelier-Brown: ketika pengaruh eksternal membawa sistem keluar dari keadaan keseimbangan yang stabil, keseimbangan ini bergeser ke arah di mana efek dari pengaruh eksternal melemah. Prinsip dalam biosfer ini dilanggar oleh manusia modern. “Jika pada akhir abad terakhir masih terjadi peningkatan produktivitas biologis dan biomassa sebagai respons terhadap peningkatan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer, maka sejak awal abad kita fenomena ini belum terdeteksi. Sebaliknya, biota mengeluarkan karbon dioksida, dan biomassanya otomatis berkurang” (N. F. Reimers. Nadezhdy... hlm. 55).

10. Prinsip penghematan energi (L. Onsager): dengan probabilitas pengembangan proses dalam serangkaian arah tertentu yang diizinkan oleh prinsip-prinsip termodinamika, yang menyediakan disipasi energi minimum diwujudkan.

11. Hukum memaksimalkan energi dan informasi: sistem yang paling kondusif untuk penerimaan, produksi dan penggunaan energi dan informasi yang efisien memiliki peluang terbaik untuk mempertahankan diri; asupan maksimum suatu zat tidak menjamin keberhasilan sistem dalam perjuangan kompetitif.

12. Hukum periodik zonasi geografis A. A. Grigorieva - N. N. Budyko: dengan perubahan zona fisik dan geografis Bumi, zona lanskap serupa dan beberapa properti umum berulang secara berkala, yaitu di setiap zona - subarktik, sedang, subtropis, tropis dan khatulistiwa - ada perubahan zona sesuai dengan skema: hutan? padang rumput? gurun.

13. Hukum pengembangan sistem dengan mengorbankan lingkungan: sistem apa pun hanya dapat berkembang melalui penggunaan kemampuan material, energi, dan informasi dari lingkungannya; pengembangan diri yang benar-benar terisolasi tidak mungkin.

14. Prinsip pembiasan faktor yang bekerja dalam hierarki sistem: faktor yang bekerja pada sistem dibiaskan melalui seluruh hierarki subsistemnya. Karena adanya "filter" dalam sistem, faktor ini dapat dilemahkan atau ditingkatkan.

15. Aturan atenuasi proses: dengan peningkatan tingkat keseimbangan dengan lingkungan atau homeostasis internal (dalam kasus isolasi sistem), proses dinamis dalam sistem membusuk.

16. Hukum kesatuan fisik dan kimia materi hidup oleh V. I. Vernadsky: semua materi hidup di Bumi adalah satu secara fisik dan kimia, yang tidak mengecualikan perbedaan biogeokimia.

17. Aturan termodinamika van't Hoff - Arrhenius: kenaikan suhu sebesar 10? C menyebabkan percepatan dua kali lipat proses kimia. Oleh karena itu bahaya kenaikan suhu karena aktivitas ekonomi manusia modern.

18. Aturan Schrödinger "tentang nutrisi" organisme dengan entropi negatif: keteraturan organisme lebih tinggi daripada lingkungan, dan organisme memberikan lebih banyak gangguan pada lingkungan ini daripada yang diterimanya. Aturan ini berkorelasi dengan prinsip Prigogine tentang menjaga ketertiban.

19. Aturan percepatan evolusi: dengan pertumbuhan kompleksitas organisasi biosistem, durasi keberadaan suatu spesies rata-rata berkurang, dan laju evolusi meningkat. Umur rata-rata spesies burung adalah 2 juta tahun, dan spesies mamalia adalah 800 ribu tahun. Jumlah spesies burung dan mamalia yang punah dibandingkan dengan jumlah totalnya sangat besar.

20. Prinsip pra-adaptasi genetik: kemampuan untuk beradaptasi dalam organisme bersifat inheren dan karena kode genetik yang praktis tidak habis-habisnya. Varian yang diperlukan untuk adaptasi selalu ditemukan dalam keragaman genetik.

21. Aturan asal usul spesies baru dari nenek moyang yang tidak terspesialisasi: kelompok besar organisme baru tidak berasal dari perwakilan khusus nenek moyang, tetapi dari kelompok mereka yang relatif tidak terspesialisasi.

22. Prinsip divergensi Darwin: filogeni kelompok mana pun disertai dengan pembagiannya menjadi sejumlah batang filogenetik, yang menyimpang dalam arah adaptif yang berbeda dari keadaan awal rata-rata.

23. Prinsip spesialisasi progresif: sebuah kelompok yang memulai jalur spesialisasi, sebagai suatu peraturan, dalam perkembangan selanjutnya akan menempuh jalur spesialisasi yang semakin dalam.

24. Aturan peluang kepunahan yang lebih tinggi dari bentuk yang sangat terspesialisasi (O. Marsh): bentuk yang lebih terspesialisasi mati lebih cepat, cadangan genetik yang untuk adaptasi lebih lanjut berkurang.

25. Hukum peningkatan ukuran (tinggi) dan berat (massa) organisme dalam cabang filogenetik. "PADA. I. Vernadsky merumuskan hukum ini dengan cara berikut: "Seiring berjalannya waktu geologis, bentuk-bentuk yang bertahan bertambah ukurannya (dan, akibatnya, beratnya) dan kemudian mati." Hal ini terjadi karena semakin kecil individu, semakin sulit bagi mereka untuk menolak proses entropi (mengarah pada distribusi energi yang seragam), untuk mengatur aliran energi secara teratur untuk pelaksanaan fungsi vital. Secara evolusi, ukuran individu karenanya meningkat (walaupun itu adalah fenomena morfofisiologis yang sangat persisten dalam interval waktu yang singkat) ”(N. F. Reimers. Hope ... p. 69).

26. Aksioma kemampuan beradaptasi Bab Darwin: setiap spesies disesuaikan dengan serangkaian kondisi keberadaan yang ditentukan secara ketat dan spesifik untuknya.

27. Aturan ekologi S. S. Schwartz: setiap perubahan kondisi keberadaan secara langsung atau tidak langsung menyebabkan perubahan yang sesuai dalam cara menerapkan keseimbangan energi tubuh.

28. Hukum kemandirian relatif adaptasi: kemampuan beradaptasi yang tinggi terhadap salah satu faktor lingkungan tidak memberikan tingkat adaptasi yang sama terhadap kondisi kehidupan lain (sebaliknya, dapat membatasi kemungkinan ini karena karakteristik fisiologis dan morfologi organisme) .

29. Hukum kesatuan "organisme - lingkungan": kehidupan berkembang sebagai hasil pertukaran materi dan informasi yang konstan berdasarkan aliran energi dalam kesatuan total lingkungan dan organisme yang menghuninya.

30. Aturan kesesuaian kondisi lingkungan dengan predestinasi genetik organisme: spesies dapat eksis selama dan sejauh lingkungannya sesuai dengan kemungkinan genetik untuk menyesuaikan spesies ini dengan fluktuasi dan perubahannya.

31. Hukum energi biogenik maksimum (entropi) oleh V. I. Vernadsky - E. S. Bauer: setiap sistem biologis atau bio-inert, berada dalam keseimbangan dinamis dengan lingkungan dan berkembang secara evolusioner, meningkatkan dampaknya terhadap lingkungan, jika hal ini tidak dicegah oleh faktor eksternal.

32. Hukum tekanan lingkungan kehidupan, atau pertumbuhan terbatas (C. Darwin): ada batasan yang mencegah keturunan dari sepasang individu, yang berlipat ganda secara eksponensial, dari menangkap seluruh bola dunia.

33. Prinsip ukuran populasi minimum: ada ukuran populasi minimum di bawahnya yang tidak dapat dikurangi populasinya.

34. Aturan representasi genus oleh satu spesies: dalam kondisi homogen dan dalam area terbatas, genus taksonomi, sebagai aturan, hanya diwakili oleh satu spesies. Rupanya, ini karena kedekatan relung ekologi spesies dari genus yang sama.

35. A. Aturan Wallace: saat Anda bergerak dari utara ke selatan, keanekaragaman spesies meningkat. Alasannya adalah bahwa biocenosis utara secara historis lebih muda dan berada dalam kondisi energi yang lebih sedikit dari Matahari.

36. Hukum penipisan materi hidup dalam konsentrasi pulaunya (G. F. Khilmi): “sistem individu yang beroperasi di lingkungan dengan tingkat organisasi yang lebih rendah dari tingkat sistem itu sendiri akan hancur: secara bertahap kehilangan struktur, sistem akan bubar di lingkungan setelah beberapa waktu” (G.F. Khilmi. Fundamentals of Biosphere Physics. L., 1966, p. 272). Ini mengarah pada kesimpulan penting untuk kegiatan lingkungan manusia: pelestarian buatan ekosistem kecil (di area terbatas, seperti cagar alam) mengarah pada kehancuran bertahap dan tidak menjamin konservasi spesies dan komunitas.

37. Hukum piramida energi (R. Lindemann): dari satu tingkat trofik piramida ekologi berpindah ke tingkat lain yang lebih tinggi, rata-rata, sekitar 10% dari energi yang diterima pada tingkat sebelumnya. Aliran balik dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah jauh lebih lemah - tidak lebih dari 0,5–0,25%, dan oleh karena itu tidak perlu membicarakan siklus energi dalam biocenosis.

38. Aturan amplifikasi biologis: ketika pindah ke tingkat yang lebih tinggi dari piramida ekologi, akumulasi sejumlah zat, termasuk yang beracun dan radioaktif, meningkat dalam proporsi yang kira-kira sama.

39. Aturan duplikasi ekologi: spesies yang punah atau hancur dalam satu tingkat piramida ekologi menggantikan yang lain, serupa menurut skema: yang kecil menggantikan yang besar, yang lebih terorganisir - yang lebih terorganisir, lebih secara genetik labil dan bisa berubah - kurang variabel genetik. Individu dihancurkan, tetapi jumlah total biomassa meningkat, karena gajah tidak akan pernah memberikan biomassa dan produksi yang sama per satuan luas yang dapat diberikan oleh belalang dan bahkan invertebrata yang lebih kecil.

40. Aturan keandalan biocenotic: keandalan biocenosis tergantung pada efisiensi energinya dalam kondisi lingkungan tertentu dan kemungkinan restrukturisasi struktural dan fungsional dalam menanggapi perubahan pengaruh eksternal.

41. Aturan wajib mengisi relung ekologi: ceruk ekologis yang kosong selalu dan harus diisi secara alami (“alam tidak mentolerir kekosongan”).

42. Aturan ekoton, atau efek tepi: di persimpangan biocenosis, jumlah spesies dan individu di dalamnya meningkat, karena jumlah relung ekologis meningkat karena munculnya sifat sistemik baru di persimpangan.

43. Aturan adaptasi timbal balik organisme dalam biocenosis K. Möbius - G. F. Morozov: spesies dalam biocenosis disesuaikan satu sama lain sehingga komunitas mereka secara internal kontradiktif, tetapi satu kesatuan dan saling berhubungan.

44. Prinsip pembentukan ekosistem: keberadaan organisme dalam jangka panjang hanya dimungkinkan dalam kerangka sistem ekologi, di mana komponen dan elemennya saling melengkapi dan saling beradaptasi.

45. Hukum perlambatan suksesi: proses yang terjadi dalam ekosistem keseimbangan matang yang berada dalam keadaan stabil, sebagai suatu peraturan, cenderung melambat.

46. Aturan energi maksimum untuk mempertahankan sistem yang matang: suksesi berjalan ke arah pergeseran mendasar dalam aliran energi ke arah peningkatan jumlahnya, yang bertujuan untuk mempertahankan sistem.

47. Hukum perkembangan diri biosistem (E. Bauer): pengembangan sistem biologis adalah hasil dari peningkatan kerja eksternal mereka - dampak sistem ini terhadap lingkungan.

48. Aturan keteguhan jumlah spesies di biosfer: jumlah spesies yang muncul rata-rata sama dengan jumlah spesies yang punah, dan total keanekaragaman spesies di biosfer adalah konstan. Aturan ini berlaku untuk biosfer yang terbentuk.

49. Aturan pluralitas ekosistem: pluralitas ekosistem yang berinteraksi secara kompetitif sangat diperlukan untuk menjaga keandalan biosfer.

Dari hukum-hukum lingkungan ini, dapat diambil kesimpulan yang adil untuk sistem "manusia - lingkungan alam". Mereka menyebut jenis hukum sebagai pembatasan keanekaragaman, yaitu, mereka memberlakukan pembatasan pada aktivitas manusia yang mengubah alam.

1. Aturan pertumbuhan historis produksi karena peremajaan ekosistem secara berurutan. Aturan ini, pada dasarnya, mengikuti dari hukum dasar ekologi dan sekarang berhenti bekerja, karena manusia dengan demikian mengambil semua yang dia bisa dari alam.

2. Hukum bumerang: segala sesuatu yang diambil dari biosfer oleh tenaga manusia harus dikembalikan kepadanya.

3. Hukum keniscayaan biosfer: biosfer tidak dapat digantikan oleh lingkungan buatan, seperti halnya, katakanlah, jenis kehidupan baru tidak dapat diciptakan. Seseorang tidak dapat membangun mesin gerak abadi, sedangkan biosfer praktis adalah mesin gerak "abadi".

4. Hukum kesuburan alam yang semakin berkurang: "karena penarikan terus-menerus tanaman, dan oleh karena itu bahan organik dan unsur-unsur kimia dari tanah, pelanggaran terhadap proses alami pembentukan tanah, serta monokultur jangka panjang sebagai akibat dari akumulasi zat-zat beracun yang dikeluarkan oleh tanaman (soil self-poisoning), pada tanah yang dibudidayakan terjadi penurunan kesuburan alami tanah ... sampai saat ini, sekitar setengah dari tanah yang subur di dunia telah kehilangan kesuburan pada tingkat yang berbeda-beda, dan jumlah tanah yang sama telah sepenuhnya hilang dari sirkulasi pertanian intensif seperti yang sekarang dibudidayakan (pada tahun 80-an, sekitar 7 juta hektar hilang per tahun)” (N.F. Reimers. Hopes... hlm. 160-161). Interpretasi kedua dari hukum kesuburan alam yang berkurang diberikan dalam Bab 1: setiap penambahan berturut-turut dari faktor apa pun yang bermanfaat bagi tubuh memberikan efek yang lebih kecil daripada hasil yang diperoleh dari dosis sebelumnya dari faktor yang sama.

5. Hukum kulit shagreen: potensi sumber daya alam global awal terus terkuras dalam perjalanan perkembangan sejarah. Ini mengikuti dari fakta bahwa saat ini tidak ada sumber daya baru yang secara fundamental dapat muncul. “Untuk kehidupan setiap orang setahun, 200 ton zat padat dibutuhkan, yang dengan bantuan 800 ton air dan rata-rata 1000 W energi, ia berubah menjadi produk yang berguna untuk dirinya sendiri” (Ibid., hal.163). Semua manusia ini mengambil dari apa yang sudah ada di alam.

6. Prinsip ketidaklengkapan informasi: “informasi ketika melakukan tindakan untuk mengubah dan, secara umum, setiap perubahan di alam selalu tidak cukup untuk penilaian apriori tentang semua kemungkinan hasil dari tindakan tersebut, terutama dalam jangka panjang, ketika semua reaksi berantai alami berkembang” (Ibid., hlm. 168).

7. Prinsip kesejahteraan yang menipu: keberhasilan pertama dalam mencapai tujuan yang menjadi tujuan proyek tersebut menciptakan suasana puas diri dan membuat Anda melupakan kemungkinan konsekuensi negatif yang tidak diharapkan oleh siapa pun.

8. Prinsip keterpencilan acara: keturunan akan datang dengan sesuatu untuk mencegah kemungkinan konsekuensi negatif.

Pertanyaan tentang seberapa besar hukum ekologi dapat ditransfer ke hubungan manusia dengan lingkungan tetap terbuka, karena manusia berbeda dari semua spesies lainnya. Misalnya, pada sebagian besar spesies, laju pertumbuhan populasi menurun dengan meningkatnya kepadatan populasi; pada manusia, sebaliknya, pertumbuhan penduduk dalam hal ini semakin cepat. Oleh karena itu, beberapa mekanisme pengaturan alam tidak ada pada manusia, dan ini dapat berfungsi sebagai alasan tambahan untuk optimisme teknologi di beberapa, dan untuk pesimis lingkungan, bersaksi tentang bahaya bencana seperti itu, yang tidak mungkin terjadi pada spesies lain.

Portal untuk siswa. Latihan mandiri