Законы, категории и методы экологии

Экология, как и другие науки, основывается на общенаучных, кибернетических, биологических, геологических, географических, физико-химических законах. Лучшему осмыслению экологии как науки поможет даже простой перечень законов смежных с экологией дисциплин. В одной из последних своих работ "Экология: теории, законы, правила, принципы и гипотезы" М.Ф. Реймерс, подавая научный обзор теоретического наследия в области экологии, приводит 250 законов, закономерностей, принципов, правил, которыми пользуется современная экологическая наука. М.Ф. Реймерс (1994), классифицируя и обобщая принципы, правила, аксиомы, афоризмы, метафоры, догмы, пытается создать определенный иерархический блок экологических законов. Львовские ученые С.М. Кравченко и М.В. Костицкий (1992) подают их в следующем порядке:

закон ограничения природных ресурсов. Некоторые ученые считают солнечную энергию практически неисчерпаемой, однако при этом не учитывают, что серьезным препятствием для ее использования является биосфера, антропогенная изменение которой сверх допустимого предела (по правилу - 1%) может привести к серьезным и тяжелым последствиям: искусственное привнесение энергии в биосферу достигло уже значений, близких к ограничениям. Согласно закону ограниченности (исчерпаемости) природных ресурсов, все природные ресурсы (ПР) конечны. Поскольку Земля естественно ограничено целое, на ней не могут существовать бесконечные части. Ограниченность ПР возникает или вследствие прямой исчерпаемости, либо вследствие возмущения среды обитания, которое становится непригодным для ведения хозяйства и жизни человека. Ограниченность ПР (включая в это понятие и природные условия развития человечества в историческом процессе) не может не влиять на производительные силы общества, а через них и на социальные отношения;

закон уменьшения природоресурсный потенциала (ПРП) - в пределах одной экономической системы (способа производства) и одного типа технологии - ведет к тому, что природные ресурсы становятся все менее доступными и требуют увеличения затрат труда и энергии на их добычу и транспортировку, а также воспроизведения. Согласно этому закону должно сформироваться мировой рынок ПР, или "экологический" рынок, в условиях глобальности воздействий человечества на природу нельзя считать нормальным. Существует конкурентное использование ресурсов, касается как всех аспектов ПР, так и их отдельных компонентов; при этом конкуренция носит преимущественно локально-экономический и натуральный характер. В момент приближения ПРП в общественно неприемлемого уровня изменится технология и изменится общественная реакция, то есть сформируется новая экономическая система;

пирамиды энергий - с одной трофической уровня экологической пирамиды переходит на другие уровни не более 10% энергии. Этот закон позволяет вычислять необходимые земельные площади для обеспечения населения продуктами питания и т.д.;

равнозначность всех условий жизни - все природные условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначную роль;

развитие (Р) природной системы за счет окружающей среды - любая естественная система может развиваться только при условии использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды; абсолютно изолированное саморазвитие невозможно. С этого закона следует несколько последствий: Р абсолютно безотходное производство невозможно; любая высокоорганизованная биотическая система, используя и видоизменяя свое жизненную среду, является потенциальной угрозой для более высокоорганизованных систем (благодаря этому в земной биосфере невозможно новое зарождение жизни - оно будет уничтожено организмами более высокоорганизованными, чем первоначальные формы живого); Р биосфера Земли как система развивается не только за счет ресурсов планеты, но и косвенно - за счет и под влиянием развития космических систем;

6) система-генетический - много природных систем, в том числе геологические образования, особи, биотические сообщества, экосистемы и т.д., в индивидуальном развитии повторяют в сокращенной (закономерно измененной и обобщенной) форме эволюцию своей системной структуры; этот закон вызывает необходимость учета при управлении природными процессами закономерного прохождения ими промежуточных фаз. Например, вырубленный лес нельзя восстановить непосредственно. Его развитие имеет несколько фаз: молодняка, жердняка, средневекового, спелого и перестойных леса;

Система-периодический, который, например, проявляется в периодической системе химических элементов или в гомологических рядах. Базой для создания периодических таблиц (не только химических элементов или генетических взаимосвязей) служит устойчивая Глобальная иерархия природных систем. Исследование, учитывая этот закон, позволяют глубже понять состав и функционирование природных систем, их спивпорядкованисть, определить количественное выражение проявления другого закона - закона оптимальности;

совокупности (общей дии) природных факторов - например, урожай зависит не от отдельного, пусть даже очень важного фактора, а от совокупности экологических факторов; коэффициент действия каждого отдельного фактора в их совместном воздействии разное и может быть вычислен;

сукцесивного замедление - процессы, которые происходят в зрелых уравновешенных системах, как правило, обнаруживают тенденцию к замедлению; отсюда бесперспективными попытки "творить" природу хозяйственными мероприятиями без вывода ее системы из равновесия или создание каких-то других особых условий для осуществления хозяйственной акции. Например, акклиматизация новых видов культурных растений дает сначала определенный эффект, дальше популяционный взрыв угасает, и, если этот с виду не становится массовым вредителем, его хозяйственное значение резко уменьшается;

ускорение эволюции - скорость формообразования с бегом геологического времени увеличивается, а средняя продолжительность существования видов внутри более крупной единства (группы) снижается, то есть высокоорганизованные формы существуют меньше времени, чем низкоорганизованные. Ускорение эволюции предполагает и более быстрое исчезновение видов, их вымирание, которое происходит более медленными темпами, чем формообразования, в результате чего количество видов в биосфере в процессе эволюции возрастает. Противоположный процесс - нарастание темпов уничтожения отдельных видов животных и растений - связан с антропогенным влиянием, а не с действием указанного выше закона;

эволюции, который проявляется в трех аспектах: Р как общение животных с внешним миром, или двойственности живых элементов; Р постепенного образования всего сущего - в природе ничто не вечно, все имеет свою историю; Р осложнения образования как отдельного организма, так и экосистем благодаря росту дифференциации функций и органов, исполняющих эти функции;

экологические корреляции - в экосистеме, как и в любом целостном природном образовании, все ее компоненты функционально соответствуют друг другу; выпадение одной части системы (уничтожение вида) неминуемо приводит к исключению всех тесно связанных с этой частью системы других ее частей и с функциональной изменения целого в рамках действия закона внутреннего динамического равновесия.

Как определяют В.М. Бровди и А.А. Гаца (2001), все экологические законы целесообразно классифицировать по функциональным признакам, а именно - выделить среди них энергетические, системные (системообразующие), биофизиологические, геобиохимични, геофизические и социально-экономические.

Экология как комплексная наука использует достаточно широкий арсенал методов, которые присущи и другим фундаментальным

наукам. Благодаря этому происходит тесная связь экологии с другими науками. Согласно Ю.А. Злобиным (1998), методы экологии можно разделить на три основные группы:

Методы сбора информации. Классические методы исследования состояния экологических объектов (включают в себя все методы, применяемые в естественных науках), направленных на накопление фактического материала о компоненты исследуемого участка экосистемы, биосферы.

Методы обработки полученной информации. Эта группа методов направлена на обобщение полученной информации путем систематизации определенных параметров составляющих компонентов исследуемого участка экосистемы. Современная вычислительная техника дает возможность обработать большое количество фактического материала, что, в свою очередь, делает его более доступным для обобщения. Следует отметить, что при определенных экологических исследованиях статистическая обработка является необходимым условием для достижения или проверки достоверности полученных результатов.

Методы интерпретации полученных результатов. Методы моделирования. Важным этапом любых экологических исследования является анализ полученных результатов, построение определенной модели состояния экосистемы. Такой подход позволяет прогнозировать изменения, которые могут происходить на исследуемом участке под влиянием определенных экологических факторов или под влиянием деятельности человека. На основе абстрагирования результатов исследований можно делать словесные описания экосистем (вербальные модели), построить схемы взаимосвязей компонентов (графические модели), описывать экосистемы с помощью математических формул (математические модели). Безоговорочное применение методов моделирования невозможно из-за непредсказуемости процессов, которые происходят в экосистемах, из-за зависимости от "больших" и "малых" циклов, как правило, планетарной природы. Только после накопления достаточного количества информации о закономерностях существования Вселенной построены модели будут наиболее приближены к реальному состояния экосистем. Введение переменных не дает возможности решить данной проблемы, математические формулы становятся более усложненными. Упрощение и изъятия переменных компонентов ведет к потере достоверности самой модели.