Лекция 4. Тема 4. Законы экологии и основные закономерности взаимодействия природы и общества

Раздел 2.Социальная экология.

Вопрос о том, насколько законы экологии можно переносить на взаимоотношения человека с ОС, остается открытым, так как человек отличается от всех других видов. Например, у большинства видов скорость роста популяции уменьшается с увеличением ее плотности у человека, наоборот, рост населения в этом случае ускоряется. Стало быть, у человека нек-рые регулирующие механизмы природы отсутствуют, и это дополнительный повод для технологического оптимизма у одних, а для экологических пессимистов - свидетельство опасности такой катастрофы, к-рая невозможна ни для одного иного вида.

Некоторые экологические законы (правила, принципы), относящиеся непосредственно к человеческому обществу.

Закон убывающего естественного плодородия: «В связи с постоянными изъятиями урожая, т.е. органических и химических элементов из почвы, нарушением естественных процессов почвообразования, а также при длительной монокультуре из-за накопления токсичных веществ, выделяемых растениями (самоотравление почв), на культивируемых землях снижается естественное плодородие почв. К настоящему времени примерно половина пахотных угодий мира в различной степени потеряла плодородие, а полностью выбыло из интенсивного сельскохозоборота столько же земель, сколько сейчас обрабатывается.

Закон шагреневой кожи: глобальный исходный природно-ресурсный потенциал в ходе историч. развития непрерывно истощается: никаких принципиально новых ресурсов, к-рые могли бы появиться в настоящее время, нет.

Для жизни каждого человека в год необходимо 200 т твердых веществ, к-рые он с помощью 800 т воды и в среднем 1000 Вт энергии превращает и полезный для себя продукт.

Принцип обманчивого благополучия:первые успехи в осуществлении цели проекта создают атмосферу благодушия и заставляют забыть возможные отрицательные последствия.

Принцип удаленности события: потомки что-нибудь придумают для предотвращения возможных отрицательных последствий.

Идея автотрофности человека. Автотрофными называют организмы, к-рые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи(неорганические вещества) и не требуют для построения своего тела готовых соединений другого организма.

Поле существования зеленых автотрофных организмов определяет область проникновения солнечных лучей. В.И. Вернадский сформулировал идею автотрофности человека, к-рая приобрела интересный поворот в paмках обсуждения проблемы создания искусственных экосистем в космич. кораблях. Простейшей такой экосистемой будет система «человек – 1 или 2 автотрофных вида». Но данная система неустойчива и для надежного обеспечения потребностей человека необходима многовидовая система жизнеобеспечения.

Создание искусственной среды в космич. кораблях станет важным этапом в развитии экологии. В их построении соединяются инженерная нацеленность на создание нового и экологич. направленность на сохранение имеющегося, творческий подход и разумный консерватизм. Это осуществление принципа «проектирования вместе с природой».

Концепция коэволюции и принцип гармонизации.Критика теории эволюции Ч. Дарвина велась со дня ее возникновения. Возражения ─ изменения, по Дарвину, могут идти во всех возможных направлениях и случайным образом.

Концепция номогенеза утверждала, что изменения происходят не беспорядочно, а по законам развития форм. С точки зрения русского ученого и революционера П. Кропоткина более важным фактором эволюции, чем борьба, является взаимопомощь.

Концепция коэволюции(совместной эволюции) смогла объяснить возникновение полов и другие феномены. Биологическую эволюцию рассматривают как результат взаимодействия организмов. Случайно образовавшиеся более сложные формы увеличивают разнообразие и устойчивость экосистем. Пример коэволюции:простейшие жгутиковые, живущие в кишечнике термитов, выделяют фермент, без к-рого термиты не могли бы переваривать древесину и расщеплять ее до сахаров. Встречая в природе симбиоз(форма взаимодействия, при к-рой оба вида получают выгоду), можно предполагать, что его конечной стадией станет образование более сложного организма. Травоядные животные могли развиться из симбиоза животных и микроскопических паразитов растений. Паразит уже обрел некогда способность производить ферменты для переваривания веществ, имевшихся в организме его растения-хозяина. Животное же делится с паразитом питательными веществами из растительной массы. Удивительная согласованность всех видов жизни есть следствие коэволюции. Типы взаимодействия между популяциями обобщены в табл.2.

 

 

Мутуализм ─ форма организации, при которой один организм не может жить без другого. Пример: сотрудничество между азотфиксирующими бактериями и бобовыми растениями. Мутуалистические отношения, по-видимому, замещают паразитизм в ходе созревания экосистемы; они особенно важны, когда лимитированы нек-рые ресурсы среды.

В 60-х годах XX в. Л. Маргулис предположила, что эукариотические клетки произошли в результате симбиотического союза npocтых прокариотических клеток, таких, как бактерии. Она выдвинула гипотезу, что митохондрии (клеточные органеллы, к-рые производят энергию из кислорода и углеводов) произошли от аэробных бактерий; а хлоропласты растений когда-то были фотосинтезирующими бактериями. По мнению Л. Маргулис, симбиоз — образ жизни большинства организмов и один из наиболее созидательных факторов эволюции.Например. 90% растений существует вместе с грибами, поскольку грибы, связанные с корнями растений, необходимы им для получения питательных веществ из почвы. Совместная жизнь пpиводит к появлению новых видов и признаков. Эндосимбиоз(внутрений симбиоз партнеров) — механизм усложнения строения многих opганизмов. Изучение ДНК простых организмов подтверждает, что сложные растения произошли из соединения простых. Например, (смотри схему) соединение 2-х организмов (обозначенное знаком «+») ведет к созданию 3-его; присоединение к нему еще одного даст 4-тый организм.

 

Симбиотическая коэволюция 1согласуется с данными синергетики, и ею можно объяснить 1)образование колоний амёб под влиянием недостатка пищи и 2)образование муравейника. Суть синергетики в этом случае ─ начальная флуктуация (отклонение) связана с пропиткой гормонами термитов некоторых комочков земли. Но каждый комочек пропитан гормоном, привлекающим других термитов. Флуктуация растет, и конечная площадь гнезда определяется радиусом действия гормона.

Так происходит переход от целесообразности на уровне организмов к целесообразности на уровне сообществ и жизни в целом — целесообразности в научном смысле слова, определяемой тем, что существуют не внешние по отношению к сообществам, а внутренние объективные надорганизменные механизмы эволюции.

По концепции коэволюции естественный отбор, к-рый играл главную роль у Дарвина, является не «автором», а скорее «редактором» эволюции. Здесь науку ждет немало важных открытий.

Ю.Одум дает следующее определение коэволюции, или сопряженной эволюции. «Сопряженная эволюция это тип эволюции сообщества (т.е. эволюционных взаимодействий между организмами, при к-рых обмен генетической информацией между компонентами минимален или отсутствует), заключающийся во взаимных селективных воздействиях друг на друга двух больших групп организмов, находящихся в тесной экологич. взаимозависимости»

Гипотеза сопряженной эволюции Эрлиха и Равена (1965):

В результате случайных мутаций или рекомбинаций растения начинают синтезировать химические вещества, не имеющие непосредственного отношения к основным путям метаболизма или, являются побочными отходами, возникающими на этих путях. Вещества эти не мешают нормальному росту и развитию, но уменьшают привлекательность растений для растительноядных животных. Отбор закрепляет данный признак. Однако насекомые фитофаги могут выработать ответную реакцию (наподобие устойчивости к инсектицидам). Если в популяции насекомых появится мутант или рекомбинант, способный питаться растениями, к-рые прежде были устойчивы к данному насекомому, отбор закрепит этот признак. Итак, растения и фитофаги эволюционируют вместе.

Отсюда термин «генетическая обратная связь» ─ обратная связь, в результате к-рой один вид является фактором отбора для другого, и этот отбор влияет на генетическую конституцию второго вида.

Групповой отбор, т.е. естественный отбор в группах организмов, является генетическим механизмом коэволюции. Он ведет к сохранению признаков, благоприятных для популяций и сообществ в целом, но невыгодных для их отдельных генетических носителей внутри популяций.

Сравнивая с системой «хозяин ─ паразит», человека можно отнести к паразитам, живущим за счет ресурсов биосферы и не заботящимся о благосостоянии своего хозяина.

Тем не менее (см.выше) в процессе эволюции паразитизм склонен сменяться мутуализмом. Перейдя от охоты к земледелию и скотоводству, человек тем самым сделал шаг по пути к мутуализму с ОС.

Гипотеза Геи-Земли (авторы англ. химик Д. Лавлок и америк. микробиолог Л.Маргулис) возникла в конце 20 в. на основе учения о биосфере, экологии и концепции коэволюции ─ живые организмы, объединенные в целое со средой своего обитания, могут на каждом более высоком уровне в большей степени контролировать условия существования, в том числе атмосферу.

Существенным для понимания возможностей гармонизации развития человечества совместно с природной средой явл. результаты исследования типов взаимодействия биотических компонентов, (см.выше табл.3). По аналогии в системе «человек-природная среда» преобладает конкуренция. Цель же развития данной системы ─ реализация критериев мутуализма.

Общие понятия о природопользовании (далее ПП). ПП ─практическая деятельность человека, направленная на удовлетворение своих потребностей с использованием природных богатств. В правовом отношении ПП делят на землепользование, водопользование, пользование земными недрами, лесопользование, пользование растительными ресурсами вне лесов, животным миром, атмосферой, космическим пространством и космическими объектами. ПП как научно-практическая дисциплина изучает особенности взаимоотношений человека с природой, разрабатывает научные основы комплексного решения возникающих при этом проблем. Одной из основных теоретических основ ПП является экология.

Предмет ПП ─ выявление принципов и методов использования природных ресурсов и общественно-производственной деятельности человека с целью исключения или сведения к минимуму нежелательных экологических и других последствий в настоящем и будущем.

Природные ресурсы— часть всей совокупности природных условий существования человечества, важнейшие компоненты природной среды и их свойства, используемые в производственной и непроизводственной сферах для удовлетворения потребностей людей.

Природные ресурсы подразделяют на 1)практически неисчерпаемые (солнечная и ветровая энергия, гидроэнергия и др.); 2) исчерпаемые — в том числе возобновляемые (водные, биологические и другие); 3) невозобновляемые (минерально-сырьевые).

Принципы рационального ПП:в целях обеспечения устойчивости геосистем темпы добычи возобновляемых ресурсов не должны превышать уровней восстановительных способностей природных геосистем, производящих эти ресурсы. Добыча невозобновляемых ресурсов должна вестись со скоростью, с к-рой разрабатываются и внедряются возобновимые заменители этих ресурсов (например, по мере уменьшения запасов железных руд должны совершенствоваться процессы сбора и переработки металлолома и др.)

Проблема обеспеченности человечества природными ресурсами — едва ли не самая насущная.

В течение значительного периода человек нарушает правило меры преобразования природы: в ходе эксплуатации природных систем нельзя превышать нек-рые пределы, позволяющие этим системам сохранять свойства самоподдержания. Отклонения от оптимального уровня как в сторону увеличения, так и уменьшения приводит к отрицательным результатам. Например, избыток вносимых удобрений столь же вреден, как и недостаток. Человек вмешивается в сложившиеся биогеохимич. круговороты веществ, и в этом проявляется его геологич. сила, в основном разрушительная по отношению к биосфере.

Работа по созданию системы рационального ПП ─ главная задача развития общества в интересах современного и будущих поколений,,суть к-рой в охране и комплексном использовании природы, всех ее богатств, благ и объектов на основе научного понимания хода ее естественных процессов и геосистемного характера развития, без ухудшения, либо с улучшением ее исходного состояния как среды обитания.