refik.in.ua 1

Лекция 3


«ЭКОСИСТЕМЫ»
1.Понятие об экосистеме и биогеоценозе. Биотическая структура экосистемы.

2. Свойства и принципы функционирования экосистем.

3. Биоценоз. Биома. Биотоп.

4. Местообитание.

5. Экологическая ниша.

6. Пищевые цепи, экологические пирамиды.

7. Продуктивность экосистем.

8. Естественные и антропогенные экосистемы.

9. Эволюция экосистем. Экологические сукцессии.

1. Экологическая система. Биогеоценоз
Термин «экосистема» был предложен английским ботаником Тэнсли в 1935 г.
Экосистема - это совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды, функционирующих как единое целое за счет обмена веществом и информацией таким образом, что сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.
Т.е. физическая среда, или биотоп вместе с населяющими его видами, составляющими биоценоз, образуют экосистему.


Экосистема – основная функциональная единица в экологии.

Для естественной экосистемы характерны три признака:


  1. экосистема обязательно представляет собой совокупность живых (автотрофы и гетеротрофы) и неживых компонентов,

  2. в рамках экосистемы осуществляется полный цикл круговорота веществ, начиная с создания орг. вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие,

  3. экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.


Компоненты экосистемы
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

абиотические, биотические, антропогенные



СРЕДА ОБИТАНИЯ


Обмен веществом,

энергией и

информацией


ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО


БИОТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА


______________________________________________________

↓ ↓ ↓

продуценты консументы детритофаги,

автотрофы (животные) редуценты

(растения, бактерии - (животные, бактерии,

фото- и хемотрофы) грибы)


Как видим из рис., основу экосистемы составляет живое вещество, характеризующееся биотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностью экологических факторов.
В отечественной научной литературе вместо термина «экосистема» чаще пользуются термином «биогеоценоз», который ввел русский ученый Сукачев.

«Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема — понятие более общее. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. В нашей стране и за рубежом идея о взаимосвязи и единстве всех явлений и предметов на земной поверхности, т. е. о природных комплексах, возникла в какой-то мере почти одновременно, с той лишь разницей, что в СССР она развивалась как учение о биогеоценозе, а в других странах — как учение об экосистеме.

Иными словами, биогеоценоз — это частный случай, определенный ранг экосистемы. Совокупность всех биогеоценозов (экосистем) нашей планеты создает гигантскую глобальную экосистему, называемую биосферой.



  1. Биотическая структура экосистемы.


Экосистема основана на единстве живого и неживого вещества. Суть этого единства проявляется в следующем:

Из элементов неживой природы (главным образом молекул СО2 и воды и биогенных элементов) под воздействием энергии Солнца синтезируются органические вещества, составляющие все живое на планете. Одновременно с процессом создания органики в природе происходит противоположный процесс – потребление и разложение этого вещества на исходные неорг. соединения.

Чтобы эти процессы были уравновешены, природа за миллиарды лет отработала определенную структуру, включающую 4 составляющие: биогенные элементы и энергия Солнца, автотрофы продуценты, и гетеротрофы консументы и редуценты. Все живые организмы получают энергию питаясь, т.е. находятся в трофических отношениях. По способу питания все организмы разделяют на автотрофы и гетеротрофы

Автотрофы – организмы, создающие органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды – фототрофы (фотосинтетики) и хемотрофы (хемосинтетики)

Фототрофы используют энергию Солнца и процесс фотосинтеза. В основном это зеленые растения.

Хемотрофы – некоторые бактерии – также могут продуцировать органику из СО2, но без участия солнечной энергии. Вместо нее они используют энергию, которая образуется при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа, и особенно серы. Это так называемая энергия химического синтеза (хемосинтеза), поэтому такие организмы называют хемосинтетики или хемотрофы.
Продуценты – организмы (в основном зеленые растения), использующие световую энергию для синтеза органических веществ из неорганических. Т. е. это автотрофы.

Виды, которые потребляют созданную автотрофами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называют гетеротрофами.
Консументы - организмы, получающие энергию и биогены, питаясь другими организмами или продуктами их жизнедеятельности.

Консументы – это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов), включая человека.

Консументы подразделяются на ряд погрупп в соответствии с источниками их питания.

Консументы 1 порядка (первичные) – питаются непосредственно продуцентами –растительноядные или фитофаги

Консументы 2 порядка (вторичные) – питаются консументами 1 порядка и т.д. Консументы 2-го и выше порядка – плотоядные или хищники.

Мертвые животные и растительные остатки (например, опавшие листья, трупы, продукты систем выделения) называются детритом.

Организмы, питающиеся детритом, называются детритофагами. Примеры: гиены, шакалы, грифы, раки, муравьи, термиты.

Наконец, значительная часть детрита в экосистеме (в частности опавшие листья, влажная древесина) не поедается животными, а гниет и разлагается в процессе питания ими грибов и бактерий. Т.к. роль грибков и бактерий столь специфична, их обычно выделяют в особую группу детритофагов – редуценты.

Редуценты – орг-мы, основной результат питания которых гниение или иное разложение сложных соединений до более простых.

Редуценты служат на Земле санитарами и замыкают биогеохимический круговорот веществ, разлагая органику на исходные неорганические составляющие.
Таким образом, несмотря на все разнообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. аким образом, как правило, в любой экосистеме можно выделить три функциональные группы организмов: продуцентов, консументов и редуцентов. В экосистемах, образованных только микроорганизмами, консументы отсутствуют. В каждую группу входит множество популяций, населяющих экосистему.
В экосистеме пищевые и энергетические связи идут в направлении: продуценты —» консументы —> редуценты.
Любой экосистеме свойственен круговорот веществ и прохождение через нее потока энергии. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. Выделенные в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, т.е. превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы автотрофами для синтеза органических веществ. Так осуществляется биологический круговорот веществ.
В то же время, энергия не может циркулировать в пределах экосистемы. ^ Поток энергии (передача энергии), заключенной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправленно от автотрофов к гетеротрофам.
Свойства экосистем
1. Эмерджентность (emergence – неожиданно возникающий) – степень несводимости свойств системы к свойствам составляющих ее элементов.

Примерами природных экосистем являются биосфера, океан, тундра, лес, болото, моховая кочка, муравейник и т.д. Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия экосистем. Важным следствием иерархической организации является то, что по мере объединения компонентов в более крупные блоки, которые, в свою очередь, входят в еще более крупные, у этих новых функциональных единиц возникают новые свойства, которые отсутствуют на предыдущем уровне.


Такое наличие у системы особых свойств, не присущих его подсистемам, блокам и сумме элементов, называют эмерджентностью.

Краткое античное определение эмерджентности: целое больше суммы его частей.

Т.е. качественно новые эмерджентные свойства экологического уровня или экологической единицы нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов его составляющих.

Например, молекула обладает иными свойствами, чем составляющие её атомы.

Принцип эмерджентности имеет важное значение для экологического мышления: одно дерево не может составить леса, разрозненные деревья

2. Биоразнообразие.

В результате естественного отбора за миллиарды лет появился самый ценный «ресурс» планеты – биологическое разнообразие. Оно включает в себя два взаимосвязанных понятия:

- генетическое разнообразие – многообразие генетических свойств у особей одного вида,

- видовое разнообразие – число различных видов внутри какого-либо сообщества организмов.

Невероятное генетическое разнообразие на нашей планете позволяет видам непрерывно изменяться. Накопленная информация позволяет видам приспосабливаться к определенным изменениям окружающей среды. Биоразнообразие – это как бы страховая политика природы против катастроф. Таким образом, сохранение генофонда планеты, т.е. биоразнообразия, одна из важнейших задач человечества.
3. Устойчивость

Основная причина, позволяющая экосистемам длительное время сохранять постоянный видовой состав, а значит и устойчивость, заключается в том, что популяции находятся в динамическом равновесии.


  1. Гомеостаз – способность саморегулироваться

Гомеостаз - это состояние внутреннего динамического равновесия природной системы, поддерживаемое регулярным возобновлением ее основных структур, вещественно-энергетического состава и постоянной функциональной саморегуляцией ее компонентов. Это – постоянный газовый состав атмосферы, физические условия поверхности Земли (через озоновый экран), устойчивого состава и концентрации солей Мирового океана. Механизм поддержания целостности системы основывается на свойствах разнообразия и системности.


Т. е. гомеостаз – способность экосистем саморегулироваться.
5. Принцип неравновесности – экосистемы являются открытыми и для них характерен приток и отток энергии и вещества, а это возможно только в условиях неравновесности.

6. Равновесие – баланс естественных или измененных человеком средообразующих компонентов и природных процессов, приводящий к длительному существованию данной ЭС.

7. Живучесть – способность ЭС выдерживать резкие колебания абиотической среды, массовые размножения или длительные исчезновения отдельных видов, большие антропогенные нагрузки.


Принципы функционирования экосистем.
I принцип. Получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех элементов.
Круговорот биогенных элементов, обусловленных синтезом и распадом орг. Веществ в экосистеме, в основе которого лежит фотосинтез, называют биотическим круговоротом веществ.

Кроме биогенных элементов в круговорот вовлечены важнейшие минеральные элементы и множество различных соединений. Поэтому весь цикл хим. превращений, обусловленный биотой, называют биогеохимическим круговоротом..
II принцип. Экосистемы существуют за счет солнечной энергии, которая не загрязняет окружающую среду, практически вечная, количество которой относительно постоянно и избыточно.
Солнце – огромный природный термоядерный реактор, в котором из водорода синтезируются ядра гелия и выделяется огромное количество энергии. Из всей поступающей на Землю солнечной энергии часть (≈ 30 %) теряется в атмосфере, часть отражается от облаков, и ≈ 67 % доходит до поверхности.
III принцип. Чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть трофический уровень, который она занимает.
Человек нарушает все три принципа:

- изменяет круговорот хим. элементов,

- использует как источник энергии полезные ископаемые, сжигание которых загрязняет окружающую среду,


- увеличивает численность людской популяции, нарушая природное равновесие между компонентами биосферы.

Выброс сельскохозяйственных отходов в водоемы.

2. Сжигание ископаемого топлива.

3. Для получения 1 ед. мяса надо 10-20 ед. зерна. Надо расширить посевные площади в 10 раз, чтобы все ели мясо. Это ведет к деградации почв, уменьшению плодородия.

- изменяет круговорот хим. элементов,

- использует как источник энергии полезные ископаемые, загрязняя среду,

- увеличивает численность людской популяции, нарушая природное равновесие между компонентами биосферы.

Местообитание и экологическая ниша.
Нужно различать понятия местообитание и экологическая ниша.
Местообитание (или экотоп) – это совокупность действия всех факторов среды местности, или это участок среды определенного типа, где живет данный организм

Местообитание биоценоза - биотоп.
Каждый вид занимает в своем местообитании определенную экологическую нишу, т.е. это положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды.
Иными словами, экологическая ниша – это не только физическое пространство, где может быть обнаружен данный вид, но также, определенная его роль в сообществе, в частности его питание и взаимоотношения с другими видами положение организма в экосистеме: где, когда и чем питается, где живет, какое потомство выводит и т.д.
Чтобы лучше понимать понятия «местоположение» (экотоп), «биотоп» и «экологическая ниша», Одум приводит такую аналогию:

- местоположение – это адрес популяции, условия ее существования,

- биотоп - окружение, в котором она живет,
- экологическая ниша – профессия популяции.
Соотношения экологических ниш могут быть такими:


  1. Эк. ниши полностью накладываются (лиса и волк охотятся на птиц и мелких зверей)
  2. Частично совпадают (совы и ястребы – охотятся на грызунов и мелких птиц, но сова ночью, а ястреб днем)


  3. Соприкасаются (слоны питаются высокой травой, антилопы низкой)

  4. Целиком разделены (растения и хищники)


Когда два вида занимают одну и ту же нишу, они обычно конкурируют друг с другом, пока один из них не будет вытеснен.

Сходные местообитания включают сходный набор экологических ниш, и в различных частях земного шара можно встретить морфологически близкие, хотя и различные по таксономическому положению виды животных и растений. Например, открытые луга, степи и заросли низкого кустарника служат экологическими нишами для быстро бегающих травоядных, но это могут быть лошади, антилопы, кенгуру и т.п.
В одинаковых экологических нишах неродственные виды могут иметь одинаковую форму. Пример – быстроплавающие водные организмы (дельфин, тунец, кит, акула), прыгающие животные (тушканчики, кенгуру: компактность, удлиненные задние и укороченные передние конечности, длинный хвост).
В разных экосистемах аналогичные экологические ниши могут быть заняты разными видами (Например 1. куница в европейской, соболь в азиатской тайге; 2. Бизоны в прериях Сев.Америки, антилопы в саванне Африки, куланы в степях Азии).
Экологическая группа – виды разных жизненных форм, обитающие в сходных экологических условиях. Например, ксерофиты – растения, обитающие в сухих условиях, галофиты – обитатели соленых почв.
Экологическая ниша не может долго пустовать. Об этом говорит правило обязательного заполнения экол. ниш: пустующая экол. ниша всегда бывает естественно заполнена.

Однако иногда это требует значительного времени. Нередко кажущаяся специалисту пустующая экологическая ниша – лишь обман. Поэтому человек должен быть предельно осторожен с выводами о возможности заполнения их путем акклиматизации…
Пищевые цепи и трофические уровни

Вспомним биотическую структуру экосистемы. Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для гетеротрофов.


Питаясь друг другом, живые организмы осуществляют перенос энергии и вещества и образуют цепи питания. Пищевые отношения также называют трофическими (от греч. трофее – жизнь)
Трофическая (пищевая) цепьэто цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим, а каждое ее звено - трофическим уровнем (греч. trophos – питание). Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т.д. Обычно бывает четыре или пять трофических уровней и редко больше шести.

Последний трофический уровень – редуценты – они осуществляют минерализацию, причем могут разлагать все трофические уровни, начиная со 2.
Различают 2 вида пищевых цепей:

- цепи выедания (пастбищные) – начинаются с живых фототрофов. Например
Трава → мышь→ сова → ястреб
- цепи разложения (детритные) – начинаются с детрита. Например,
Мертвое животное → личинки мух → травяная лягушка →уж.

Стрелка показывает перенос энергии.

Цепи выедания преобладают в водных экосистемах, цепи разложения – в экосистемах суши.
Реально пищевые цепи намного сложнее, т.к. животное может питаться организмами разных типов. Некоторые животные питаются другими животными и растениями, всеядные (человек, медведь). Цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. Например

Экологические пирамиды
Пищевые цепи можно представить в виде экологических пирамид, в которых прямоугольники отображают экологическую эффективность уровня и располагаются один над другим. Высота блоков одинакова, а длина каждого пропорциональна продуктивности каждого уровня (числу, массе, кол-ву энергии). Высота пирамиды соответствует длине пищевой цепи.

Экологическая пирамида представляет собой трофическую цепь. Чем длиннее цепь, тем меньше значение по биомассе, числу или энергии имеют плодоядные на вершине пирамиды. Всего около 0,1% энергии, полу- чаемой от Солнца, связывается в процессе фотосинтеза. За счет этой энергии синтезируется несколько тысяч грамм сухого органического вещества на 1 м3 в год. Более половины энергии, связанной при фотосинтезе, тут же расходуется в процессе дыхания самих растений. Другая её часть переносится посредством ряда организмов по пищевым цепям. При поедании животными растений большая часть энергии, содержащейся в пище: расходуется на различные процессы жизнедеятельности, превращаясь в тепло и рассеиваясь. Только 5-20% энергии пищи переходит во вновь построенное вещество тела животного. Проиллюстрируем: пирамидами чисел, биомасс и энергий очень простую пищевую цепь человека.

Пирамида чисел (пирамида Элтона):


Отображает уменьшение численности организмов от продуцентов к консументам. Используются на практике, например для расчета количества кормов для выращиваемого поголовья.

Пирамида биомасс: показывает изменение биомассы на каждом трофическом уровне. Биомасса – масса тела живых организмов.


Пирамида энергии, включая солнечную, в Дж: показывает величину энергии или продуктивность на каждом трофическом уровне




Продуктивность (или биологическая продукция) – это прирост биомассы в экосистеме, созданной за единицу времени. Различают первичную продукцию, созданную за единицу времени продуцентами, вторичную – созданную консументами

Пирамиды энергии наиболее удобны:

Биомассу можно выразить в единицах энергии. Большая часть энергии, содержащаяся в пище, расходуется на жизнедеятельность, превращается в тепло и рассеивается. Как следствие биомасса (энергия) следующего трофического уровня составляет не более 10 % предыдущего. Поэтому существование большого числа трофических уровней невозможно из-за быстрого приближения биомассы к 0.
Правило 10 %:

С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой в среднем переходит около 10 % энергии, поступающей на предыдущий уровень.
Продуктивность экосистем
Скорость, с которой растения накапливают химическую энергию, называется валовой первичной продуктивностью (ВПП). Примерно 20% этой энергии расходуется растениями на дыхание и фотодыхание.

Скорость накопления органического вещества за вычетом этого расхода называется чистой первичной продуктивностью (ЧПП). Это энергия, которую могут использовать организмы следующих трофических уровней.


Количество органического вещества, накопленного гетеротрофными организмами, называется вторичной продукцией (на любом трофическом уровне).

Приведенное ниже словесное уравнение суммирует расход потребленной животным энергии:

Потребленная пища = Рост + Дыхание + (Фекалии + Экскреты)

П=Р+Д+Ф+Э

К=Р/П – коэффициент использования пищи.
Самые высокопродуктивные экосистемы в биосфере имеют продуктивность 2-3 кг/м2/год

В Прикарпатье, например:

1. Высокопродуктивные – липовые, дубовые леса, заросли рогоза, посадки кукурузы (1-2 кг/м2/год)

2.Умеренной биопродукции – посевы, березовые и сосновые леса, луга (0,25 – 1 кг/м2/год).

3. Низкая биопродукция – горные степи, пастбища (менее 0,25 кг/м2/год).
Правило 1 %: изменение энергетики природной среды в пределах одного процента выводит природную систему из равновесного состояния.
Сукцессии.
Изменение условий среды воздействует на некоторые виды неблагоприятно: они снижают численность, а иногда и вовсе исчезают из экосистемы. Другие виды от этого могут выиграть и их численность увеличивается. Изменившиеся условия могут позволить включиться в экосистему новым видам.
Процесс вытеснения одних видов другими называется сукцессией.
В результате сукцессий происходит превращение одних экосистем в другие.
Различают первичную и вторичную сукцессии:

- первичная – процесс развития и смены экосистем на незаселенных ранее участках, начинающийся с их колонизации (пример: обрастание голой скалы мхом и впоследствии, развитие на ней леса). Структура сообществ создается постепенно. Голая скала (вулканический остров), попадают водоросли, лишайники и образуют пионерные сообщества:

Почва → мхи и папоротники →травы → кустарники (деревья, кустарники) → семенные растения. Завершающее сообщество – устойчивое, самовозобновляющееся, в равновесии со средой – климаксное сообщество.

- вторичная – восстановление экосистемы когда-то существовавшей на данной территории (например, после пожара). Восстановление вырубок, пожарищ. Вначале вейник, Иван-чай, затем осины, березы, ивы, затем – хвойные.

Выпас: высокорослые растения сменяются низкорослыми, остаются полынь, чертополох, подорожник, одуванчик. В степях ковыль, типчак, низкая полынь австрийская.

Для вторичной сукцессии важно наличие с самого начала плодородного слоя почвы. Если он уничтожен, например эрозией, сукцессия может пойти по первичному типу.
Сукцессия завершается стадией, когда все виды экосистемы сохраняют относительно постоянную численность и дальнейшей смены ее состава не происходит. Такое равновесное состояние называется климаксом, а экосистема – климаксовой (например, лосиный остров в Москве).
Основные природные биомы Земли – климаксовые экосистемы. Климаксное сообщество имеет один доминант или несколько кодоминантных видов. Дубрава – дуб, бор – сосна, степь – ковыль и т.д., но доминант выделить можно не всегда (тропический лес, океан, саванна).

Доминанта – это вид, __обладающий наибольшей совокупной биомассой, преобладающие по численности.
Теория сукцессии разработана в 1916 г. Клементсом. По Клементсу – основной фактор, определяющий состав климаксного сообщества – климат. Современная концепция – поликлимакса: климакс формируется под влиянием всех физических факторов, может доминировать одно или несколько (дренаж, почва, температура, топография, пожары).

Основные природные биомы, естественные и антропогенные экосистемы – на самостоятельное изучение.
Когда одни виды вымирают, а другие адаптируются и изменяются под действием естественного отбора, происходит эволюционная сукцессия.
Закон необратимости эволюции (Долло):

Эволюция необратима, организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков.

В результате эволюционной сукцессии органического мира на Земле сравнительно недавно появился человек (период развития орг. мира ≈ 4 млрд. лет, человек появился ≈ 3 млн. лет назад)

Будучи всего лишь одним из видов животных человек оказал и оказывает огромное воздействие на биосферу. Множество изменений внесла деятельность человека на численность и разнообразие форм живых организмов: в настоящее время каждому 10 виду угрожает исчезновение, в Европе каждый 5 вид требует охраны.

В Украине более 5 тысяч видов растений природных и более 1 тысячи культурных. Однако только после Второй мировой войны из природы Крыма исчезло 40 видов, Карпат – 20 видов.

Скорость вымирания животных увеличивалась пропорционально росту численности людей. За историю человечества вымерло множество видов (тарпан, дронт, многие сумчатые, и т.д), исчезло около 150 видов млекопитающих, из которых более 40 видов исчезли за последние 50 лет. За прошедшие 30 лет исчезло более 40 видов и 40 подвидов птиц. Под воздействием человека изменилась и абиота (все неживое на Земле). Примерные сроки исчерпания некоторых абиотических природных ископаемых представлены
Во время войны во Вьетнаме, который является аграрной страной, велось целенаправленное уничтожение растительности при помощи тяжелой военной техники («римские плуги»), бомбовых ударов («косилки маргариток»), химических средств.
Вредят животным и растениям деление на так называемые вредные и полезные. Бездумно уничтожают жаб, ящериц, ужей, пиявок, жуков, несмотря на то, что каждая особь- звено в трофической цепи, неповторимая часть генофонда планеты. Изучая природу, мы открываем все новые и новые ее тайны и возможно в будущем растение или животное, которое мы считаем неполезным, окажется просто необходимым. Все, что существует на Земле, имеет смысл и свое предназначение.

Экология как наука является теоретической основой охраны окружающей среды и рационального природопользования. Законы экологии были сформулированы в 1926 году американским экологом Б. Коммонером и по своей сути являются законами природы. Они сводятся к четырем основным принципам, объясняющим устойчивое развитие природы и призывающим человечество руководствоваться ими в своем воздействии на окружающую среду.


  1. Все взаимосвязано. Биосфера Земли является равновесной экосистемой, в которой все отдельные звенья взаимосвязаны и дополняют друг друга. Нарушение какого-либо звена влечет за собой изменения в других звеньях. Например, следствием вмешательства человека в природу явилось исчезновение видов и уменьшение видового разнообразия в биоте.

  2. Все должно куда-то деваться. Этот принцип вытекает из закона сохранения материи. Ничто в природе не исчезает, а лишь переходит из одной формы существования материи в другую.

  3. Природа знает лучше. Человечество прошло гораздо более короткий путь развития, чем биосфера Земли. За многие миллионы лет существования биосферы Земли полностью сформировались связи, механизмы и ее отдельные звенья. Необдуманное и безответственное вмешательство людей в природу может привести к уничтожению отдельных связей между звеньями экосистемы и к невозможности возврата экосистемы в первоначальное состояние. Поэтому человечество должно научиться жить в согласии с природой.

  4. За все надо платить. Всякая экосистема представляет собой единое целое, в котором нет ничего лишнего. Все, что человечество забирает из экосистем для удовлетворения своих нужд, должно быть возвращено или возмещено.



Основные законы экологии
Закон конкурентного исключения
Данный закон формулируется следующим образом: два вида, занимающие одну экологическую нишу, не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго.
То, какой вид побеждает, зависит от внешних условий. В сходных условиях победить может каждый. Важным для победы обстоятельством является скорость роста популяции. Неспособность вида к биотической конкуренции ведет к его оттеснению и необходимости приспособления к более трудным условиям и факторам.

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

Основной закон экологии
Одним из главных достижений экологии стало открытие, что развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе, называется сукцессией. Сукцессия происходит в результате изменения физической среды под действием сообщества, т.е. контролируется им.
Закон эмерджентности: целое всегда имеет особые свойства, отсутствующие у его части.
Закон необходимого разнообразия: система не может состоять из абсолютно идентичных элементов, но может иметь иерархическую организацию и интегративные уровни.
Закон необратимости эволюции: организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, осуществленному в ряду его предков.
Принцип Ле Шателье-Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.
Закон пирамиды энергий (Р. Линдеман): с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий уровень в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень энергии. Обратный поток с более высоких на более низкие уровни намного слабее — не более 0,5-0,25%, и потому говорить о круговороте энергии в биоценозе не приходится.
Правило обязательности заполнения экологических ниш: пустующая экологическая ниша всегда и обязательно бывает естественно заполнена («природа не терпит пустоты»).
Принцип формирования экосистемы: длительное существование организмов возможно лишь в рамках экологических систем, где их компоненты и элементы дополняют друг друга и взаимно приспособлены. Из этих экологических законов и принципов следуют некоторые выводы, справедливые для системы «человек — природная среда». Они относятся к типу закона ограничения разнообразия, т.е. накладывают ограничения на деятельность человека по преобразованию природы.

Закон бумеранга: все, что извлечено из биосферы человеческим трудом, должно быть возвращено ей.
Закон незаменимости биосферы: биосферу нельзя заменить искусственной средой, как, скажем, нельзя создать новые виды жизни. Человек не может построить вечный двигатель, в то время как биосфера и есть практически «вечный» двигатель.