Следствия законов сохранения, всеобщей связи и принципа Ле Шателье

Закон развития системы за счет окружающей ее среды: любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды; абсолютно изолированное саморазвитие невозможно.

К этому положению примыкает сформулированный В.И. Вернадским закон константности количества живого вещества: количество живого вещества биосферы для данного геологического периода есть константа. Это означает, что существенное увеличение числа или массы каких-либо организмов за относительно короткий промежуток времени может происходить только за счет уменьшения числа или массы других организмов.

Правило максимального «давления жизни»: организмы размножаются с интенсивностью, обеспечивающей максимально возможное их число.

Давление жизни в каждом случае ограничено:

- емкостью среды;

- конечными количествами пространства и пищи;

- межвидовыми отношениями;

- взаимоприспособленностью различных групп организмов.

Это ограничение иногда обозначают как закон сопротивления среды жизни Ч. Дарвина.

Дарвину принадлежит также экологическая аксиома адаптированности: каждый биологический вид адаптирован к строго определенной, специфичной для него совокупности условий жизни, что собственно совпадает с понятием экологической ниши.

Закон оптимальности – тесно связан с другим, одним из основополагающих принципов экологии – законом толерантности, или правилом В. Шелфорда: благополучие популяции или вида организмов в определенной среде зависит от комплекса экологических факторов, для каждого из которых существует определенный диапазон выносливости, или толерантности (от лат. tolerantia – терпение) организма.

Совмещение этих зон толерантности образует экологическое пространство существования популяции или вида – его экологическую нишу.

Согласно принципу Ле Шателье любое частное изменение в сложной системе неизбежно вызывает цепь реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых взаимосвязей. Взаимодействия между компонентами биосистем при их изменении, как правило, существенно нелинейны. Поэтому изменение одного из параметров системы может быть погашено в следующем звене цепи реакций или, наоборот, вызвать сильные отклонения других параметров или всей системы в целом. В соответствии с этим любая система функционирует с наибольшей эффективностью в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах; она имеет определенный размер и продолжительность жизни, соответствующие выполняемой ею функции.

Помимо константности количества живого вещества в живой природе наблюдается постоянное сохранение вещественной, энергетической и информационной структуры, хотя она и несколько изменяется в ходе эволюции. Эти свойства Ю. Голдсмит обозначил как законы экодинамики:

- закон сохранения структуры биосферы;

- закон стремления к климаксу.

Климакс – состояние экологической зрелости и равновесности экосистем. По отношению к развитию отдельных экосистем во времени эта закономерность реализуется в виде определенной последовательности смены биоценозов – сукцессии.

В заключение попробуем сопоставить потенциалы двух систем: природы и человеческого общества.

В настоящее время математический расчет параметров и процессов, идущих в биосфере требует большего времени, чем весь период существования Земли как твердого тела. Потенциально-осуществимое разнообразие природы оценивается числами от 10¹⁰⁰⁰ до 10⁵⁰.

Люди создали множество вещей, которых нет в природе. Технический прогресс достиг небывалых высот. Но его побочным продуктом стала человеческая самонадеянность, убеждение в превосходстве над природой, идеология природопокорительства.

Многое из того, что создал человек, природа и вправду не имеет, но не потому, что не могла создать, а потому, что не посчитала нужным или испробовала и не стала развивать, отказалась. Так было с колесом, электродвигателем, радиосвязью, ядерной энергией.

Человеческая техника превзошла возможности живых организмов по таким характеристикам, как прочность, мощность, концентрация энергии, скорость движения, дальность передачи сигналов и т.п. Но если сопоставить полные «технико-экономические» параметры в таких гомологических парах: автомобиль – лошадь; подводная лодка – дельфин; солнечная батарея – лист растения; гидравлический компрессор – сердце; компьютер – человеческий мозг, технические устройства намного уступают биологическим системам по изобретательности использования законов природы, по принципам оригинальности, совершенству и красоте конструктивных решений, по экономичности и эффективности, по здравому смыслу.

Превосходство живого в полной мере относится и к экологическим системам. Принцип «природа знает лучше» (это также один из законов экологии Б. Коммонера) определяет прежде всего то, что может и что не должно иметь места в биосфере. Возможность и право такого знания выработаны на протяжении миллиардов лет в бесчисленном чередовании актов отбора, проб и ошибок, в тщательнейшей подгонке каждого вещества, каждой новой органической формы ко всему комплексу условий существования, к огромному множеству других веществ и форм.

Все в природе – от простых молекул до высших животных и человека – должно было пройти очень жестокий конкурс на вакансию в биосфере. При всем богатстве биологического разнообразия оно во много раз меньше, чем в принципе могло бы быть судя по числу возможных молекулярных сочетаний. На всех уровнях биологической организации реализована лишь ничтожная их часть.

Поэтому каждое отобранное эволюцией живое существо в высшей степени уникально.

Главный критерий эволюционного отбора – вписанность в глобальный биотический круговорот, увеличение его эффективности, заполненность всех экологических ниш, исключение «мертвых зон» в сети природных взаимосвязей. У любого вещества, выработанного организмами, должен существовать разлагающий его фермент. И все продукты распада должны вновь вовлекаться в круговорот. С каждым биологическим видом, который нарушал этот закон, уменьшая замкнутость биотического круговорота, эволюция рано или поздно расставалась, находя организмы-заместители, способные восстановить замкнутость экологических циклов.

Индустриальная цивилизация человеческого общества очень быстро и грубо нарушает замкнутость биотического круговорота в глобальном масштабе, что не может остаться безнаказанным.

Лекция 6